Тази компания иска да преоткрие космическата ракета — като космически самолет

През 90-те години НАСА проектира пробен галактически аероплан, предопределен да бъде рентабилна опция на скъпите ракети.

Наречен X-33, той се основава на идея, наречена SSTO — или „ единична степен в орбита “. SSTO отстранява ракетните стадии на стандартните галактически полети - където ракети, съдържащи мотори и гориво, се изпускат по време на нанагорнище, с цел да понижат тежестта си - вместо това избира индивидуален галактически транспортен съд за изцяло многократна приложимост.

X-33 е планиран да изстрелва отвесно като ракета, само че да каца на писта като аероплан, за понижаване на разноските за изпращане на един фунт потребен товар в орбита от $10 000 на единствено $1000.

Програмата обаче беше анулирана през 2001 година заради механически усложнения, добавяйки към лист с сходни планове, които не съумяха да се осъществят.

„ Ръководих програмата X-33 и ние се отказахме от нея, тъй като нашата оценка беше, че ще коства повече, в сравнение с щяхме да се пазарим, и бяхме навръх ръба на софтуерните благоприятни условия, с цел да го осъществим ”, споделя Ливингстън Холдър, авиокосмически инженер, някогашен астронавт на USAF и програмен управител на X-33, а в този момент основен механически шеф на Radian Aerospace – основана в Сиатъл компания, която той съосновава в 2016 година за възкръсване на фантазията за SSTO.

„ Нещата се трансформираха фрапантно след X-33 – имаме композитни материали, които са по-леки, по-здрави и могат да устоят на по-голям термичен диапазон, в сравнение с имахме тогава. И задвижването е по-добро от всичко, което имахме, във връзка с това какъв брой дейно изгаря пропеланта и какъв брой тежат системите “, споделя той.

Продуктът на тази обновена технология е Radian One, нов галактически аероплан, който ще размени отвесното изстрелване с доста необикновена система - шейна с ракетен мотор.

Разточителни етапи

За да може да избяга от гравитацията на Земята и да доближи орбита, една ракета би трябвало да доближи скорост от към 17 500 благи в час, съгласно Джефри Хофман, професор по аеронавтика и астронавтика в Масачузетския софтуерен институт и някогашен астронавт на НАСА, който е ръководи пет задачи на галактическата совалка. „ Проблемът е, че до момента в който се качвате нагоре, не би трябвало да вдигате единствено ракетата и потребния товар, само че и цялото гориво, което носите “, споделя той.

Ракета, способна да доближи тази скорост, ще би трябвало да отдели 95% от масата си за гориво, споделя Хофман, оставяйки доста малко място за всичко останало. „ Беше фантазия да мога да стигна до орбита с една степен “, прибавя той. „ Но с цел да стане това, структурата на ракетата, моторите и потребният товар не могат да бъдат повече от към 5% от общата маса на цялата система. И ние просто не знаем по какъв начин да сътворяваме такива неща.

Ето за какво всички ракети, употребявани в миналото за постигане на орбита, са били многостепенни, макар че актуалните ракети като Falcon 9 на SpaceX имат по-малко степени - две - от по-старите като Saturn V на задачата Apollo на Луната, която имаше три.

„ След като изразходвате цялото гориво от първата степен, вместо да носите тази конструкция със себе си по целия път до орбитата, просто я оставяте. И това на процедура ви разрешава да поемете доста повече потребен товар за дадена маса, седейки на стартовата площадка “, изяснява Хофман.

Традиционно отработените степени на ракетите или падат назад на Земята (обикновено в океана), изгарят в атмосферата или приключват в орбита като галактически отпадък. SpaceX промени тази парадигма, като сътвори ускорители за многократна приложимост, които могат самостоятелно да се приземят назад на Земята. Предпоставката за едностепенно галактическо транспортно средство е да се отстранен напълно ракетните степени, с обещанието за още по-голямо понижаване на разноските.

Не е елементарно да се преодолее това, което Хофман назовава „ тиранията на ракетното уравнение “ или да се реши казусът с нуждата да се носи тежестта на горивото в космоса. Решението на Radian е шейна с ракетен мотор, която се движи по продължение на релса от две благи и форсира до 0,7 Mach - 537 mph (864 километра в час) - преди да пусне галактическия аероплан, който по-късно лети в орбита със силата на личните си мотори.

„ Има разнообразни опити за създаване на едностепенни транспортни средства в орбита “, отбелязва Хофман. „ НАСА и Военновъздушните сили го изпробваха още в края на 80-те и 90-те години на предишния век. Те се пробваха да заобиколят казуса, като разполагат с това, което назовават ​​двигател с бърз реактивен мотор, който ще изведе самолета нагоре през атмосферата и ще изгори О2 от там, вместо да се постанова да го носите със себе си. Това е страхотна концепция, само че механически е в действителност мъчно да се построи подобен вид мотор.

„ Това, което Radian прави с тяхната ракетна шейна, е нещо като еквивалент на scramjet “, изяснява Хофман. „ С други думи, да се опитате да получите първичното ускоряване, без да изгаряте ракетното гориво. По този метод заобикаляте някои от рестриктивните мерки на ракетното уравнение.

Космически пикап

Radian е уверен, че може да преодолее трудностите пред сполучлив SSTO с помощта на три основни технологии.

Първата е системата за изстрелване на шейни, която употребява горивото си освен за зареждане на личните си три мотора, само че и на тези на самия галактически аероплан, оставяйки галактическия аероплан с цялостен контейнер тъкмо преди политане. Второто е колесникът, който е предопределен единствено за кацане, а не за политане, което го прави доста по-лек. И третото са крилата, които липсват във отвесна ракета, само че понижават количеството на тягата, изисквано от системата, като обезпечават покачване при полет към орбита.

„ След като стигнем до орбита, най-близката прилика евентуално е галактическата совалка “, споделя Холдър. „ Имаме по-малък отсек, само че можем да изпълняваме доста от същите видове задачи. И когато летим вкъщи, имаме по-здрава композитна външна повърхнина и това ни разрешава да използваме системата още веднъж и още веднъж с понижени условия за инспекция и по-бързо време за осъществяване. “

Radian споделя, че неговият галактически аероплан ще може да се употребява наново до 100 пъти, превозвайки екипаж от двама до петима астронавти с 48-часово време за осъществяване сред задачите. Умален модел на самолета ще бъде тестван тази година, съгласно Холдър, като пълномащабна версия ще стартира проби за полет - без постигане на орбита - през 2028 година

Подобно на совалката, Radian One ще може да разпростира потребни товари като спътници в орбита или да извършва задачи, употребявайки съоръжение, което се намира в залива, като наблюдаване на Земята или наблюдаване и разузнаване за защита или военни единици. Но, прибавя Холдър, самолетът може също по този начин да помогне с филантропична помощ в региони на бедствия, когато пистите, да вземем за пример, са станали неизползваеми - посредством изпускане на потребния товар от залива при следено наново влизане през атмосферата.

Той наблюдава прилика със строителна площадка, където ракетите са 18-колесните транспортни средства, дърпащи се с огромно съоръжение, а Radian One е пикапът, който докарва по-малки материали и екипажа. „ Мисля, че постоянно ще има място за ракети с отвесно изстрелване “, прибавя той. „ Те в действителност ще вземат