De la sfârșitul secolului, explorarea spațială s-a schimbat dramatic datorită creșterii fără precedent a aerospațialului comercial (aka NewSpace). Cu scopul de a folosi noile tehnologii și de a reduce costurile lansării sarcinilor utile în spațiu, sunt prezentate câteva idei cu adevărat inovatoare și noi. Aceasta include ideea de a folosi baloane pentru a transporta rachete la altitudini foarte mari, apoi aruncarea sarcinilor utile pe orbitele dorite.
Cunoscut și sub denumirea de „Rockoons”, acest concept a informat sistemul de lansare complet autonom și complet reutilizabil al Leo Aerospace - care constă dintr-un aerostat de înaltă altitudine (balon) și o platformă de lansare a rachetelor. Odată cu primele lansări comerciale planificate pentru anul viitor, compania intenționează să folosească acest sistem pentru a furniza servicii de lansare periodică pe piața microsatelitelor (aka CubeSat) în următorii ani.
Conceptul de Rockoon este unul dintre numeroasele sisteme de lansare a aerului care au fost cercetate și validate de la începutul epocii spațiale. Spre deosebire de rachetele convenționale, care se bazează pe cantități masive de propulsor pentru a atinge viteza de evadare și pentru a trimite sarcini utile pe orbită, sistemele de lansare a aerului se bazează pe metoda relativ rentabilă de transport a unei sarcini utile la o altitudine mare, unde poate fi apoi trimisă pe Pământul de Jos Orbită (LEO).
Aceasta reduce cantitatea de propulsor necesar, dar implică și lansarea unei rachete de la altitudini unde rezistența aerului este mai mică și este nevoie de forță mai mică pentru a scăpa de gravitația Pământului. Toate acestea permit utilizarea de vehicule de lansare mult mai mici și mai ușoare, ceea ce duce la costuri semnificativ reduse. Această metodă este eficientă mai ales când vine vorba de sarcini utile mici precum microsatellitele, care devin cu atât mai frecvente.
Astăzi, majoritatea sistemelor de lansare aeriană care sunt urmărite implică aeronave care aduc rachete sau nave spațiale cu motoare rachetă pentru a lansa altitudini - cum ar fi SpaceShipTwo de la Virgin Galactic, LauncherOne Virgin Orbit sau transportatorul aerian Stratolaunch. Cu toate acestea, compania Leo Aerospace, din Los Angeles, a ales să investigheze metoda la fel de valabilă de a se baza pe o platformă mai ușoară decât aeriană (LTA) pentru a obține sarcini utile în spațiu.
După cum a declarat Dane Rudy, co-fondator și CEO al Leo Aerospace, prin intermediul Revista Spațial prin e-mail:
„Din perspectivă fizică de prim ordin, lansarea balonului este o soluție foarte elegantă pentru a oferi o lansare eficientă și rentabilă pentru sarcini mici. În plus, această arhitectură reduce dramatic cantitatea de infrastructură de lansare necesară, permițând o soluție complet mobilă. "
Componentele centrale ale acestui sistem de lansare sunt platforma de lansare Regulus Orbital și rachetă Orbital. Platforma Regulus asigură controlul autonom al zborului printr-o serie de arzătoare (care asigură ca aerostatul să rămână flotant) și un sistem de control de rotație al propulsoarelor bipropellante, toate fiind montate pe un corp izolat compus din material compozit.
Între timp, rachetă Orbital este un vehicul de lansare în trei etape în miniatură, care este atașat pe platformă printr-un actuator și o șină de lansare. Odată ce aerostatul va atinge o altitudine de desfășurare de 18.000 de metri, racheta va lansa și va transporta sarcina utilă pe orbita dorită. Conform paginii de profil a misiunii companiei, sistemul va fi capabil să efectueze mai multe tipuri de livrări la altitudini diferite.
„Costul de dezvoltare și de producție al unui sistem de baloane este de dimensiuni mai mici decât utilizarea unui avion”, a spus Rudy. „În comparație cu alte sisteme cu baloane care folosesc gaz de ridicare, arhitectura noastră cu aer cald este reutilizabilă complet și rapid. Putem efectua zeci de lansări cu un singur sistem înainte ca renovările să fie necesare. "
Acestea vor varia de la misiuni suborbitale - unde încărcările utile sunt trimise la altitudini de peste 100 km (62 mi) - până la misiuni orbitale, unde CubeSats va fi trimis pe orbita sincronă (SSO) de 550 km (340 mi). O altă posibilitate pe care sunt sigur că o menționează este furnizarea de ajutor umanitar sau echipamente de comunicații de urgență către regiuni îndepărtate care sunt inaccesibile pentru aeronave cu aripi fixe, drone sau alte vehicule aeriene.
De asemenea, compania intenționează să încorporeze planoare și drone care se pot desfășura de pe aerostate, oferind astfel alte profiluri de misiune - cum ar fi monitorizarea drone, experimente științifice și servicii de comunicații. Pe lângă faptul că este un mijloc mai rentabil de a plasa sarcini utile mici pe orbită, sistemul de lansare are și avantajul de a fi foarte compact.
Din această cauză, racheta, aerostatul și utilajele necesare pentru umflarea acestuia pot fi introduse într-un container standard pentru transport, încărcate pe un semi-camion și apoi expediate oriunde este nevoie. Cabina de remorcă servește, de asemenea, ca stație de comunicare inițială pentru lansare. Acest nivel de mobilitate și flexibilitate este una dintre caracteristicile care ar putea efectua platformele de aerostat la furnizarea serviciilor de ajutor și ajutor de urgență. După cum spunea Rudy:
„Începem să descoperim mai multe cazuri de utilizare diferite pentru platforma de aerostat reutilizabilă și autonomă pe care o dezvoltăm. Este complet mobil și se încadrează într-un container standard pentru transport, ceea ce face ușor transportul și depozitarea. În plus, este simplu de utilizat și incredibil de robust. Spre deosebire de ridicarea baloanelor cu gaz, sistemul nostru poate funcționa în continuare cu o gaură de dimensiunea unei mașini din materialul cu balon. Colaboratorii noștri sunt încântați să utilizeze aceste capacități pentru a implementa rapid apartamente de senzori în zonele de dezastru post-uragan sau pentru a furniza asistență de urgență în locuri greu accesibile. A fost incredibil să lucrez cu grupuri precum filiala Space Space și High-Altitude Branch pentru a identifica și rezolva o astfel de serie de cazuri cu probleme. ”
Toate acestea pun companiile precum Leo Aerospace și altele care urmăresc concepte mai ușoare decât cele aeriene, într-o bună măsură pentru a profita de creșterea pe piața satelitului. Între proliferarea microsatellitelor (de asemenea, CubeSats) și apariția serviciilor de lansare a sarcinii ușoare (cum ar fi Rocketlab și Virgin Orbit), această piață este de așteptat să explodeze în următorii ani.
Ceea ce diferențiază Leo Aerospace este, totuși, modul în care sunt concentrați asupra furnizării de sateliți cu o greutate mai mică de 25 kg (55 kg). După cum a explicat Rudy, nu există încă o soluție dedicată pentru microsateliții care se încadrează în acest interval. În mod obișnuit, CubeSats este obligat să „călărească” pe rachetele de lansare, unde ocupă spațiu liber, alături de sarcini mai grele.
Acest lucru este ceea ce Rudy și colegii săi speră să remedieze:
„Acest lucru este surprinzător, având în vedere că aproape jumătate din toți sateliții din următorii 10 ani se vor încadra în acest segment. Am muncit din greu pentru a capta și a menține un prim avantaj în mișcare în segmentul de 25 kg. Am efectuat cele mai ample operațiuni și testări ale vehiculului nostru. În plus, suntem cei mai îndepărtați în activitatea de reglementare, prin relația noastră strânsă cu FAA și prin apartenența activă la Federația Comercială Spațială Spațială. În cele din urmă, sistemul nostru este adaptat pentru a oferi lansarea dedicată de care au nevoie clienții noștri și la o frecvență suficient de mare pentru a răspunde cererii incredibile. "
Până la sfârșitul anului 2018, compania a finalizat cu succes o campanie de lansare-test și a asigurat finanțare prin intermediul Fundației Naționale Știință și a unei firme de capital de risc. În 2020, ei speră să-și califice pe deplin platforma prin efectuarea primului lor zbor, care va fi urmat de operațiuni comerciale și poate chiar de contracte cu NASA.
„Aceste operațiuni comerciale vor fi intrarea noastră pe piața de înaltă altitudine a platformei de 2,6 miliarde de dolari, cu o gamă largă de clienți civili, de apărare și comerciali”, a spus Rudy. „Am lucrat cu NASA JPL pentru a explora mai multe cazuri de utilizare diferite. Un exemplu este transportul vehiculelor de intrare marțiană în atmosfera superioară aici, pe Pământ și le aruncă pentru a colecta date și a testa performanța aerodinamică. "
Încă de la începuturile sale umile, comercializarea pe scară largă a spațiului a progresat în trepte în ultimii ani. Între scăderea costurilor de lansare, dezvoltarea unor sarcini utile mai mici și creșterea furnizorilor de lansare comercială care pot găzdui sarcini utile mai mici, Low Earth Orbit (LEO) va deveni probabil un loc foarte ocupat în viitorul apropiat!
