Концепция «Воздушного старта» для микроспутников
Традиционные ракеты тратят огромное количество энергии на первых километрах подъема, борясь с максимальным лобовым сопротивлением и вынося тяжелые баки с окислителем. Использование платформы с четырьмя ВРД позволяет использовать кислород из атмосферы для создания тяги на начальном этапе.
Платформа в данном случае выступает в роли «нулевой ступени». Она поднимает десяти-килограммовую ракету на высоту пятнадцати-двадцати километров, где плотность воздуха в разы ниже. Это позволяет оптимизировать сопло ракетного двигателя для работы в условиях, близких к вакууму, и исключить потери на преодоление самого густого «киселя» земной атмосферы.
Проектирование несущей платформы
Для стабильного полета и управления вектором тяги использование четырех двигателей является оптимальным решением. Это обеспечивает избыточность: даже при отказе одного агрегата система может сохранить устойчивость.
Тип двигателей: Для старта с земли и подъема на рабочую высоту целесообразно использовать малогабаритные турбореактивные двигатели. Они обладают высоким удельным импульсом по сравнению с ракетными двигателями на малых высотах.
Конфигурация: Платформа может быть спроектирована по схеме «летающее крыло» или представлять собой беспилотный квадрокоптер реактивного типа. Четыре двигателя располагаются по периметру, обеспечивая идеальный баланс при размещении ракеты в центре масс.
Многоразовость: После отделения ракеты платформа возвращается на аэродром в автоматическом режиме, что радикально снижает стоимость одного запуска.
Проектирование сверхлегкой ракеты (до 10 кг)
Создание орбитальной ракеты весом до десяти килограмм — это главная сложность. Чтобы развить первую космическую скорость (около восьми километров в секунду), ракета должна обладать колоссальным запасом характеристической скорости.
Корпус и материалы
При таких малых габаритах каждый грамм на счету. Корпус должен быть выполнен из углепластика или тонкостенных сплавов титана. Использование классических металлических соединений (болтов, тяжелых фланцев) недопустимо — детали должны соединяться высокопрочным клеем или лазерной сваркой.
Двигательная установка ракеты
Скорее всего, такая ракета будет двухступенчатой.
Первая ступень: Твердотопливный двигатель с высокой скоростью горения. Это позволяет быстро набрать скорость сразу после отделения от платформы.
Вторая ступень: Жидкостный двигатель на высокоэнергетических компонентах или высокотехнологичный твердотопливный заряд. Задача этой ступени — точное довыведение на орбиту и корректировка наклонения.
Ключевые инженерные вызовы
При проектировании системы такого масштаба инженеры неизбежно столкнутся с тремя критическими проблемами:
1. Аэродинамический нагрев
Несмотря на малую массу, ракета должна развивать огромную скорость. На высотах до пятидесяти километров тонкий корпус может быстро перегреться и потерять жесткость. Потребуются специальные абляционные покрытия, которые, к сожалению, добавляют вес.
2. Миниатюризация систем управления
Для ракеты весом в десять килограмм стандартные системы гироскопов и компьютеров слишком тяжелы. Требуется использование интегрированных микросхем, аналогичных тем, что стоят в современных смартфонах, но в защищенном исполнении, а также микро-приводов для управления вектором тяги.
3. Точность разделения
В момент отделения ракеты от платформы возникают сложные возмущения воздушных потоков. Четыре работающих ВРД создают мощные зоны турбулентности. Проектирование механизма сброса должно гарантировать, что ракета не столкнется с носителем и не попадет в струю выхлопных газов двигателей платформы.
Перспективы применения
Такая система не предназначена для вывода тяжелых спутников связи. Ее ниша — это оперативный вывод «фемто-спутников» (весом в десятки грамм). Это могут быть датчики для мониторинга верхних слоев атмосферы, элементы глобальных сетей связи или исследовательские зонды.
Главное преимущество — мобильность. Платформа с четырьмя ВРД может взлетать с обычного аэродрома или даже подготовленной площадки, что позволяет выбирать любое наклонение орбиты без привязки к стационарным космодромам.