DARPA разрабатывает проект воздушного старта по заказу Американских военно-воздушных сил

В 2001 году ВВС США выдвинули заявку MNS, в рамках которой были изложены требования к созданию «Оперативно адаптивной системы космического запуска» (ORS). Эти требования MNS включали следующие ключевые базовые задачи: обеспечение максимально быстрого времени реагирования миссии при запуске, возможность эффективного осуществления старта космических аппаратов (КА) с любой широты территории США и их уже немногочисленных союзников, а также обеспечение как миссионно – зависимой, так и общепрограммной низкой себестоимости вывода одного килограмма полезной нагрузки (ПН) на низкую околоземную орбиту (НОО). В ответ на заявку MNS и с учетом прогнозируемого коммерческого спроса на услуги космических запусков, было разработано несколько концепций, отвечающих изложенным требованиям. Здесь мы рассмотрим эти предложения на доступных нам материалах.

Наиболее реалистичным оказался проект основанный на принципе «воздушного» старта. Rascal-Responsive Access Small Cargo Affordable Launch.

Воздушный старт (ВС) — способ запуска ракет или самолётов с высоты нескольких километров, куда доставляется запускаемый аппарат. Средством доставки чаще всего служит другой самолёт, но может выступать и воздушный шар или дирижабль.

Основные преимущества ВС:

  • Как правило эта система(или часть её) является многоразовой с низкой себестоимостью вывода ПН* на НОО. Это обусловлено тем, что самая сложная технически первая ступень является и самой дорогой;
  • Используется то, что на «халяву» дано нам мирозданием, а конкретно атмосферу. Вернее свойства атмосферы при движении или нахождении в ней физических тел: подъемная сила и/или архимедова сила, т.е. те факторы, которые для обычных РН вертикального старта является помехой;
  • Система ВС не привязана к стартовому комплексу (СК) или стартовой позиции(СП), грубо говоря к дорогостоящему космодрому со всей инфраструктурой. И соответственно нет привязки к широте пуска (головная боль СССР и теперь уже России).

Фактически могут использоваться любые ВПП, как военные, так и гражданские необходимой категории;

  • Логистика (все элементы, в т.ч. и ЛА носитель-аэротранспортабельны), топливные компоненты- обычные топливные компоненты для летательных аппаратов нашего времени;
  • Оперативность;
  • Дешевизна компонентов системы и налаженное их коммерческое производство;
  • Экологический аспект (зоны отчуждения под падающие ступени РН);

и т.д.

Существуют и недостатки:

  • Малая масса выводимой ПН и ограничения на габарит КА;
  • Практически( из-за массогабаритных ограничений носителя) достижимы лишь НОО или более высокие орбиты, с существенным уменьшением массы ПН;
  • Сложности как расчетов, так и исполнения носителя, способного выдерживать около — и гиперзвуковые скорости (нагрев, теплозащита, аэродинамика и т.п.)
  • Постоянно возимый балласт (запас топлива для возвращения и посадки первой ступени);
  • Прочее.

Начатый в марте 2002 года проект RASCAL представляет собой попытку, при поддержке и под эгидой ТТО* DARPA, разработки частично многоразовой системы космических запусков воздушного базирования, способной быстро и регулярно доставлять полезную нагрузку на НОО по очень экономичной цене.

Фаза II — 18-месячный этап разработки программы началась в марте 2003 года с выбором космической ракетной корпорации SLC (г.Ирвин, штат Калифорния), в качестве генерального подрядчика и системного интегратора.

RASCAL опирается на архитектуру Spacelift воздушного базирования (ВКС*), состоящей из многоразового летательного аппарата

И ракету (разгонный блок) одноразового использования (ELV*), который в данном случае называется ERV*.

Турбореактивные двигатели многоразового транспортного средства исполнены в форсированном варианте, известном с 50-х годов -как MIPCC*.

Технология MIPCC прекрасно подходит для достижения высоких чисел Mach при полёте в атмосфере.

После достижения около гиперзвуковых скоростей(или гиперзвуковых с М>5) в горизонтальном полёте носитель делает аэродинамический маневр типа «динамическая горка» (Zoom Maneuver) и производит экзо-атмосферный (с высот более 50 км) пуск одноразовой ракеты(разгонной ступени).

Высокая энерговооружённость ТРДД с технологией MIPCC не только допускает упрощенную двухступенчатую конструкцию ERV, но и значительно снижает структурные требования к ERV, который при таком профиле вывода не испытывает никаких существенных аэродинамических нагрузок.

Последующий повторный запуск по затратам, согласно прогнозам, будет ниже $ 750 000 на доставку 75 кг полезной нагрузки на НОО.

Архитектура RASCAL также поддерживает цикл запусков между миссиями длительностью менее чем 24 часа.

В дальнейшем предполагается использовать и вариант с многоразовой второй ступенью системы.

В 2002 году президент компании Destiny Aerospace г-н Tony Materna, воодушевлённый деньгами и перспективами DARPA, загорелся идеёй использовать для этой системы имеющийся в наличии и списанный американский одноместный, одномоторный сверхзвуковой истребитель-перехватчик с дельтовидным крылом Convair F-106 Delta Dart.

На самом деле на модификации Convair F-106B в 60-х годах уже испытывалась и применялась технология MIPCC.Если я не ошибаюсь на нём она и была разработана.

Очень жаль, что дешёвый и быстро реализуемый проект RASCAL на базе F-106 так и не сдвинулся с мертвой точки после почти двух лет исследований.

Небольшой флот из семи оставшихся летабельных F-106 доступных на базе Davis Monthan AFB AZ сначала был сокращен до 4-х единиц (три F-106 были переданы для музейных экспозиций в Castle CA, Hill AFB, UT & Edwards AFB, CA), а Tony Matern так и не дождался заинтересованности и инвестирования.

Примечание. Аналогичный по принципу и со схожими параметрами проект разработани ведётся в России в ОАО «НПО «Молния» по тематике НИР«Молот».