A századforduló óta az űrkutatás drámaian megváltozott, a kereskedelmi repülés (más néven NewSpace) példátlan növekedésének köszönhetően. Az új technológiák kiaknázása és a hasznos rakományok űrbe juttatásának költségeinek csökkentése céljából néhány valóban innovatív és újszerű ötlet született. Ez magában foglalja azt a gondolatot, hogy léggömbökkel rakétákat szállítsanak nagyon magas tengerszint feletti magasságba, majd a hasznos rakományokat a kívánt pályára tegyék.
A Rockoons néven is ismert ez a koncepció tájékoztatta a Leo Aerospace teljesen autonóm és teljesen újrafelhasználható indítórendszerét - amely nagy magasságú aerosztatust (ballont) és rakétaindító platformot tartalmaz. A következő évre tervezett első kereskedelmi bevezetésekkel a vállalat azt tervezi, hogy ezt a rendszert rendszeresen elindítja a mikroszatellit (más néven CubeSat) piacon az elkövetkező években.
A Rockoon koncepciója egyike azon levegő-indító rendszereknek, amelyeket az űrkorszak kezdete óta vizsgáltak és érvényesítettek. A hagyományos rakétákkal ellentétben, amelyek hatalmas mennyiségű hajtóanyagra támaszkodnak a menekülési sebesség elérése és a hasznos teher továbbítására a pályára, a levegő-indító rendszerek viszonylag költséghatékony módszerre támasztják a hasznos teher nagy magasságba történő szállítását, ahol azt azután az alacsony földre továbbíthatják. Orbit (LEO).
Ez csökkenti a szükséges hajtóanyag mennyiségét, de magában foglalja egy rakéta elindítását olyan magasságokból is, ahol a levegőellenállás alacsonyabb, és kevesebb erő szükséges a Föld gravitációjának elkerüléséhez. Mindez lehetővé teszi sokkal kisebb és könnyebb rakéták használatát, ami jelentősen csökkenti a költségeket. Ez a módszer különösen akkor hatékony, ha a kis hasznos terheléseket, például a mikroszatelliteket egyre gyakrabban használják.
Manapság a legtöbb légi rakomány elindítására szolgáló rendszer olyan repülőgépekkel jár, amelyekben rakétákat vagy rakétamotorokkal ellátott űrhajókat hoznak magasságba - például a Virgin Galactic SpaceShipTwo, a Virgin Orbit LauncherOne vagy a Stratolaunch légifuvarozó. A los angelesi székhellyel rendelkező Leo Aerospace cég azonban úgy döntött, hogy megvizsgálja az ugyanolyan érvényes módszert is, amikor a levegőnél könnyebb (LTA) platformon támaszkodik, hogy hasznos rakományokat juttassanak az űrbe.
Mint Dane Rudy, a Leo Aerospace társalapítója és vezérigazgatója, e-mailben mondta a Space Magazine-nak:
„A fizika elsőrendű szempontjából a ballon indítása nagyon elegáns megoldás a hatékony és költséghatékony indításhoz kis hasznos teher esetén. Ezenkívül ez az architektúra drasztikusan csökkenti a szükséges indító infrastruktúra mennyiségét, lehetővé téve egy teljesen mobil megoldást. ”
Ennek az indító rendszernek központi elemei a Regulus Orbital indítóplatform és az Orbital rakéta. A Regulus platform önálló repülési irányítást biztosít egy égő sorozatán (amely biztosítja, hogy az aerosztat továbbra is felhajtható), és egy olyan bipropellens tolóerő forgásirányító rendszerén keresztül, amelyek mindegyike összetett anyagból álló szigetelt testre van felszerelve.
Eközben az Orbital Rocket egy miniatűr háromlépcsős hordozóeszköz, amelyet egy hajtóművel és egy indítósínen keresztül rögzítenek a peronra. Amint az aerosztat eléri a 18 000 méter (60 000 láb) kiépítési magasságot, a rakéta elindul, és a hasznos rakományt a kívánt pályára viszi. A vállalat küldetési profilja szerint a rendszer képes lesz többféle szállítást végrehajtani különböző magasságokba.
"A ballonrendszer fejlesztési és gyártási költsége nagyságrenddel alacsonyabb, mint egy repülőgép használatakor" - mondta Rudy. „Más léggömbrendszerekkel összehasonlítva, amelyek emelőgázt használnak, a meleg levegő architektúránk teljes mértékben és gyorsan újrafelhasználható. Tíz tucat indítást hajthatunk végre egy rendszerrel, mielőtt felújításra lenne szükség. "
Ezek a szuborbitális missziókig terjednek, ahol a hasznos rakományokat 100 km (62 mérföld) feletti magasságokba küldik, és az orbitális missziókig terjednek, ahol a CubeSats 550 km (340 mérföld) hosszúságú napelem-szinkron pályára (SSO) kerül. Egy másik lehetőség, amelyet biztosan megemlítenek, magában foglalja a humanitárius segélyek vagy vészhelyzeti kommunikációs eszközök szállítását a távoli régiókba, amelyek hozzáférhetetlenek a rögzített szárnyú repülőgépekhez, drónokhoz vagy más légi járművekhez.
A társaság azt is tervezi, hogy beépíti a vitorlázó repülőgépeket és a repülőgépeikből telepíthető droneket, ezáltal más küldetési profilokat kínálva - például drónmegfigyelést, tudományos kísérleteket és kommunikációs szolgáltatásokat. Amellett, hogy költséghatékonyabb módja a kis hasznos rakományok körüli pályára helyezésének, az indítórendszernek az az előnye is, hogy nagyon kompakt.
Emiatt a rakéta, az aerosztat és a felfújáshoz szükséges gépek mindegyike szokásos szállítótartályba helyezhető, félig teherautóra rakodható, és bárhová szállítható. A pótkocsi fülke a kiindulás első kommunikációs állomásaként is szolgál. A mobilitás és rugalmasság ezen szintje az egyik olyan jellemző, amely hatékonyan teheti az aerosztatplatformokat a sürgősségi segély- és mentőszolgálatok nyújtásához. Ahogy Rudy mondta:
„Megkezdjük a sokféle felhasználási eset feltárását az általunk kifejlesztett újrahasznosítható és autonóm aerosztatplatformhoz. Teljesen mobil, és belefér egy standard szállítótartályba, megkönnyítve a szállítását és tárolását. Ezen felül egyszerűen kezelhető és hihetetlenül robusztus. A léggömbök emelésével ellentétben rendszerünk továbbra is képes működtetni egy olyan lyukat, mint egy autó a ballon anyagában. Együttműködőink örömmel használják fel ezeket a képességeket annak érdekében, hogy az érzékelőkészleteket gyorsan telepítsék a katasztrófa utáni területekre a hurrikán utáni időszakban, vagy hogy szükséghelyzetben segítséget nyújtsanak nehéz helyekre. Hihetetlen volt olyan csoportokkal együttműködni, mint a Hadsereg Űr- és Nagymagasság-kísérletei, hogy felismerjék és megoldhassák a problémás esetek ilyen sorát.
Mindez a Leo Aerospace és más, a levegőnél könnyebb koncepciókat megvalósító társaságok helyett a műholdas piac növekedésének kihasználására szolgál. A mikroszatellitok (más néven CubeSats) elterjedése és a könnyű rakományra indító szolgáltatások (mint például a Rocketlab és a Virgin Orbit) megjelenése között ez a piac várhatóan felrobban az elkövetkező években.
A Leo Aerospace azonban megkülönbözteti a 25 kg-nál kisebb súlyú műholdak szállítását. Mint Rudy kifejtette, még nincs külön megoldás a mikroszatellitekre, amelyek ebbe a tartományba esnek. A CubeSats rendszerint arra kényszerül, hogy „megosszák” a rakétákat, ahol szabad helyet foglalnak el a nehezebb rakományok mellett.
Rudy és kollégái ezt reménykednek remélni:
„Ez különösen meglepő, tekintettel arra, hogy az elkövetkező 10 évben az összes műhold csaknem felére esik, hogy ebbe a szegmensbe esik. Keményen dolgoztunk az első mozgatórugó elnyerése és fenntartása érdekében a 25 kg-os szegmensben. Járműveink legszélesebb körű műveleteit és tesztelését végeztük el. Ezen túlmenően a legjobban vagyunk a szabályozási munkában az FAA-val fennálló szoros kapcsolatunk és a Kereskedelmi Űrrepülési Szövetség aktív tagságának köszönhetően. Végül rendszerünket úgy alakítottuk ki, hogy az ügyfeleknek szükséges célzott elindítását biztosítsa, és elég magas gyakorisággal, hogy megfeleljen a hihetetlen igényeknek. ”
2018 végére a vállalat sikeresen befejezte az indító teszt kampányt, és a Nemzeti Tudományos Alapítvány és egy kockázatitőke-társaság révén biztosított finanszírozást. 2020-ban remélik, hogy teljes repülési képesítést kapnak a platformjukra az első repülés elvégzésével, amelyet kereskedelmi műveletek követnek és esetleg szerződéseket köthetnek a NASA-val.
"Ezek a kereskedelmi műveletek jelentik a bejutást a 2,6 milliárd dolláros nagy magasságú platformszolgáltatások piacára, számos polgári, védelmi és kereskedelmi ügyféllel" - mondta Rudy. „A NASA JPL-vel együttműködve számos különböző felhasználási esetet fedeztünk fel. Egy példa erre a marsi belépő járműveknek a Föld felső légkörébe szállítása, és adatgyűjtés, valamint az aerodinamikai teljesítmény tesztelése.
Alázatos kezdetei óta az űr teljes méretű kereskedelme az utóbbi években ugrásszerűen halad előre. A csökkenő indítási költségek, a kisebb hasznos rakományok fejlesztése és a kisebb hasznos rakományokat befogadó kereskedelmi indítószolgáltatók növekedése között az alacsony földi pálya (LEO) valószínűleg nagyon elfoglalt hely lesz a közeljövőben!
