Eng

Воздушный старт

Всем космический привет!

Можно ли стартовать в космос с ближайшего к вам аэродрома? Приготовьтесь! Эти системы на подходе. 

С вами экскурсовод центра «Космонавтика и авиация» Татьяна Ревунова, и мы начинаем разговор о системах воздушного старта.


Макет орбитального корабля Многоцелевой авиационно-космической системы в центре «Космонавтика и авиация»

Говоря про область грузовых и пилотируемых (гражданских) космических перевозок, мы можем определить «воздушный старт» как способ запуска полезной нагрузки (ракетоплана) в космос с помощью ракеты-носителя или без нее на высоте нескольких километров, куда ее доставляет грузовой самолет или другой летательный аппарат. То есть баллистические запуски с самолетов в рамках этого поста мы не рассматриваем.

С середины прошлого века в разных странах прорабатывалась концепция аэрокосмической системы с воздушным стартом. Такой способ старта на данный момент времени ограничивает массу полезной нагрузки, но не нуждается в космодромах и больших одноразовых ракетах. В разное время предлагалось множество проектов воздушного старта, и некоторые из них даже дошли до полноценной эксплуатации. Рассмотрим наиболее значимые варианты.

1.   «Пегас»

Наиболее успешный на данный момент проект аэрокосмической системы (АКС) с воздушным стартом был запущен в конце восьмидесятых. Американская корпорация Orbital Sciense (сейчас входит в состав Northrop Grumman) при участии Scaled Composites разработала систему Pegasus («Пегас») на основе одноименной ракеты-носителя.

Старт производится с помощью специально оборудованного самолета L-1011 Stargazer («Звездочет») фирмы Lockheed Corporation. Отделение ракеты от самолета-носителя происходит на высоте порядка 12 км.

Основную тягу двигателя создают три основных ступени ракеты, работающие на твердом топливе. В варианте Pegasus HAPS ракета дополнена блоком маневрирования, работающим на гидразине.

Масса полезного груза, выводимого на низкую околоземную орбиту носителем «Пегас», — до 443 кг.

Ракета-носитель Pegasus XL установлена под самолётом L-1011 Stargazer

Самолёт L-1011 Stargazer осуществляет пуск ракеты-носителя Pegasus XL с тремя спутниками (Space Technology 5, 2006 г.)

С 1990 по 2021 год произведено 45 пусков ракет-носителей типа «Пегас» с выведением на орбиту искусственных спутников, из них неудачными были три запуска и еще два частично успешными.

2.  МАКС (многоцелевая авиационно-космическая система)

Разработка проекта велась в НПО «Молния» с начала 1980-х годов под руководством Г. Е. Лозино-Лозинского. Идея заключается в том, что космоплан с внешним топливным баком запускается с борта сверхтяжелого самолета Ан-225 «Мрия» в верхних слоях атмосферы. После отстыковки от грузового самолета начинают работать маршевые двигатели космоплана, и он за счет топлива из бака выходит на орбиту. Пустой топливный бак отстреливается и сгорает в атмосфере. После выполнения задачи на орбите космоплан возвращается на аэродром.

По завершении этапа техобслуживания и заправки нового топливного бака система снова готова к полету.

Многоцелевая авиационно-космическая система (пилотируемый вариант)

Планировалось, что в вариантах с космопланом масса полезного груза, выводимого на низкую орбиту, составит порядка 7 т.

Однако система не дошла до стадии экспериментального полета.

3.   Virgin Orbit

Компания Ричарда Брэнсона Virgin Orbit выводит спутники на орбиту с помощью ракеты-носителя, стартующей с самолета и работающей на жидком топливе.

18 января 2021 года Virgin Orbit впервые вывела при помощи ракеты-носителя (РН) LauncherOne, сброшенной над Тихим океаном с самолета-носителя Boeing 747-400 (Cosmic Girl), на околоземную орбиту высотой 500 км десять микроспутников CubeSat. Это была первая полностью работающая на жидком топливе ракета воздушного базирования, использовавшаяся для выведения спутников на орбиту.

30 июня 2021 года был проведен первый эксплуатационный пуск РН LauncherOne Flight Three (Tubular Bells Part One). В результате были выведены семь спутников на орбиту примерно 510 км.

Cамолет Boeing 747-400 Cosmic Girl стартовал с воздушного и космического порта Мохаве в Калифорнии (США). На высоте около 11 км над Тихим океаном Cosmic Girl выпустил РН LauncherOne из-под левого крыла. Через 4 секунды LauncherOne включила двигатель первой ступени NewtonThree, который работал 3 минуты. На высоте между 500 и 1100 км над поверхностью Земли вторая ступень отделилась от первой, после чего на 6 минут был запущен двигатель второй ступени NewtonFour, обеспечивший вывод полезной нагрузки на заданную орбиту.

Ракета-носитель LauncherOne крепится под левым крылом самолёта-носителя Cosmic Girl (Boeing 747-400)

4.   Virgin Galactic

Еще одна компания Ричарда Брэнсона Virgin Galactic также реализует проект с применением воздушного старта. В этот раз в целях суборбитального космического туризма.

11 июля 2021 года самолет-носитель White Knight Two («Белый Рыцарь — 2») поднял ракетоплан Unity («Единство») на высоту 15 км, а затем Unity отделился и включил собственный ракетный двигатель, который позволил ему разогнаться до скорости, в три раза превышающей звуковую, и взмыть к границе космоса и земной атмосферы. На борту ракетоплана находились два пилота и четверо представителей компании Virgin Galactic во главе с самим Ричардом Брэнсоном.

Граница земной атмосферы с космосом находится на высоте 100 км. Максимальная высота, которой может достигнуть Unity, — 90 км. Но не будем придираться к формальностям и со вполне обоснованным авансом отнесемся к этому запуску как к космическому воздушному старту.

Системы воздушного старта пока не очень поддаются классификации, поскольку еще не набрана полноценная статистика стартов. Но в рамках нашей темы удобно было бы попробовать увидеть существующие закономерности.

Попытка приблизительно классифицировать конструкции и назначения систем воздушного старта привела к следующему:

  1. Старт ракетоплана с самолета в грузовом варианте и в целях доставки экипажа на орбиту (МАКС, «Спираль»).
  2. Вывод на орбиту «легкой» полезной нагрузки типа спутников с помощью ракеты-носителя, стартующей в верхних слоях атмосферы с грузового самолета («Пегас», Virgin Orbit).
  3. Вывод космического корабля на суборбитальную траекторию с борта самолета-носителя в целях космического суборбитального туризма (Virgin Galactic).

В завершение поговорим о российских перспективных разработках в области воздушных стартов.

Летом 2020 года произошло достаточно редкое событие для нашей страны. Был выдан патент на минометный пуск ракет с самолетов с использованием вертикальных пусковых установок. Его получили разработчики из МКБ «Факел» им. академика П. Д. Грушина и НПП «Радар ммс». Сообщение об этом содержится на сайте Федерального института промышленной собственности. У наших инженеров немало прорывных изобретений. Однако патентуются они очень редко.

Су-25 осуществляет пуск ракет

В описании изобретения говорится, что способ вертикального воздушного пуска ракет включает вертикальный старт из пускового контейнера, размещенного на воздушном носителе. Таким образом можно будет осуществлять пуски управляемых ракет, противоракет и баллистических ракет.

Такой старт иногда называют минометным. Особенность его в том, что маршевый двигатель ракеты включается не в пусковой установке, а позже, когда ракета отойдет на безопасное расстояние от самолета. Первоначальный старт ракеты и выталкивание ее из пусковой установки осуществляется, например, с помощью пневмобаллона или порохового аккумулятора давления.

При этом наиболее перспективным как с технической, так и с экономической точки зрения представляется выведение на орбиту полезной нагрузки с помощью таких носителей при использовании возможностей авиации.

С помощью воздушного старта вполне резонно запускать спутники различного назначения.

Метод воздушного старта обеспечивает возможность запусков без строительства дорогостоящих стартовых сооружений, гибкость в выборе точки старта, включая приэкваториальные широты, позволяющую обеспечить выведение полезной нагрузки на орбиту с любым наклонением без выделения дополнительных зон отчуждения для падения отработавших ступеней. Также появляется возможность использовать для взлета самолета любой подходящий по характеристикам аэродром, близкий к территории, которая удобна заказчику запуска.

Аэрокосмические системы могут стать очень эффективным средством доставки (пока не тяжелых) грузов на орбиту.

В центре «Космонавтика и авиация» вы сможете познакомиться с макетами и материалами, использованными в советских разработках систем типа «воздушный старт». Уверена, что эта вдохновляющая тема даст идеи собственных проектов для будущих инженеров российской космической техники.

Партнеры



Центр «Космонавтика и авиация» продолжает работу в формате COVID-free. При посещении музейно-выставочных площадок необходимо предъявить QR-код: вакцинированного, переболевшего либо выданный после отрицательного ПЦР-теста, и документ, удостоверяющий личность (паспорт, водительское удостоверение, военный билет).
Дети до 14 лет могут посещать музеи в сопровождении взрослых, имеющих QR-код, дети от 14 до 18 лет — без QR-кода и без сопровождения. Подробная инструкция по получению QR-кода доступна на портале mos.ru. Для сокращения времени на проверку просьба готовить документы и QR-код заранее.

С заботой о вас.

Команда ВДНХ.

-->