Весной 2019 года в небо поднялся самолет с самыми большими крыльями в истории. Двух-фюзеляжный великан, красавец Stratolaunch поднялся выше 5000м и через 2,5 часа совершил благополучную посадку - первую и, возможно, последнюю в своей истории.
Stratolaunch
ДВУХФЮЗЕЛЯЖНЫЙ САМОЛЕТ-НОСИТЕЛЬ:
- При взлетной массе до 500 т способен брать на борт до 250 т полезной нагрузки
- Размах крыльев - 118 м
- Максимальная скорость: 850 км/ч
- Производитель: Scaled Composites
Полностью компьютеризированные, использующие новейшие материалы и почти совершенные двигатели, даже частично многоразовые, - современные ракеты-носители остаются крайне неэффективным средством транспорта.
Огромное количество горючего и окислителя тратится на преодоление плотных слоев атмосферы и разгон до космической скорости. В среднем полезная нагрузка составляет лишь 3,5-3,7% от собственной массы современных носителей; такая эффективность совершенно неудовлетворительна.
«Союзы-2», способные доставить на низкую околоземную орбиту более семи тонн груза, на старте весят более трехсот. Львиная доля этой массы приходится на первую ступень, мощнейшие двигатели которой работают лишь пару минут, поднимая ракету на высоту стратосферы и расходуя порядка 150т топлива!
Неудивительно, что, стремясь упростить и удешевить космические запуски, конструкторы уделяют основное внимание первым, самым масштабным и дорогим ступеням носителей. Именно первая ступень SpaceX Falcon 9 возвращается для повторного использования.
Другая возможность состоит в том, чтобы вовсе отказаться от первой ступени, передав большую часть ее задач «нулевой» самолету-носителю: подняв ракету на высоту, он резко облегчит ее дальнейший полет. Эта простая идея известна уже давно, но остается по-прежнему нереализованной и привлекательной.
За последние 60 лет инженеры пытались воплотить более 50 различных проектов «воздушного старта», военных и гражданских. Почти по проекту в год, причем некоторым из них до заветной цели оставалось лишь несколько шагов. Теоретически применение «воздушного старта» дает сплошные преимущества.
Во-первых, можно обойтись без космодрома, объекта крайне дорогого ив строительстве, и в эксплуатации: самолету-носителю достаточно длинной взлетной полосы. Для этого подойдут многие уже существующие аэродромы: можно гибко выбирать место запуска поближе к экватору для получения дополнительного импульса от вращения Земли или там, где падение отработавших ступеней не станет серьезной проблемой.
Во-вторых, «воздушный старт» обещает существенную экономию на ракетном топливе, а значит, увеличение полезной нагрузки. Стоит заметить, что экономия эта сильно зависит от скорости носителя.
Так, при использовании модифицированных транспортных и пассажирских самолетов, движущихся с дозвуковой скоростью и расстающихся с ракетой на высоте 9-10 км, она составит лишь около 8%. Однако если носитель сможет поднять свой груз на 22 км и разогнать до скорости выше 3 махов, то экономия уже превысит 20%.
Еще одним, хотя и куда менее известным плюсом «воздушного старта» является возможность использования на первой ступени сопел большого диаметра. Наземные старты накладывают неудобные ограничения на их размер: у поверхности, где происходит запуск и где атмосферное давление максимально, эффективнее использовать сопла небольшого диаметра, тогда как на высоте лучше работают широкие. Запускаясь с самолета, аппарат с «воздушным стартом» может сразу полагаться на высотные сопла, оптимизированные под пониженное давление.
Но, как говорится, «гладко было на бумаге»...
После запуска самолёта Stratolaunch выяснилось, что запуски из стационарных стартовых площадок выходят намного дешевле, чем запуски из «воздушных стартов» . Ещё одним минусом является низкая грузоподъемность самолёта.
Тем не менее инженеры не оставляют попыток решить проблемы данного проекта и может когда-нибудь эта красивая идея всё таки воплотиться в жизнь человечества