Стартап SpinLaunch использовал гигантскую центрифугу, чтобы забросить снаряд в верхние слои атмосферы
Стартап SpinLaunch предложил использовать кинетическую систему запуска для быстрого и дешевого вывода небольших спутников на орбиту. Он впервые продемонстрировал работу данной системы, запустив снаряд в верхние слои атмосферы.
Центрифуга SpinLaunch
Концепция SpinLaunch основана на центрифуге с вакуумным уплотнением, которая вращает снаряд без двигателя со скоростью, в несколько раз превышающей скорость звука, прежде чем выбросить его в верхние слои атмосферы. Таким образом, компания, базирующаяся в Лонг-Бич, Калифорния, надеется бросить вызов традиционным ракетам для доставки полезных нагрузок в космос.
Первый испытательный полет прототипа — так называемого суборбитального ускорителя — состоялся 22 октября в космодроме Америка в Нью-Мексико, но об этом событии компания объявила только в ноябре.
В системе используется вакуумная камера, внутри которой вращающийся рычаг разгоняет снаряд. до очень высокой скорости, прежде чем выбросить его в атмосферу «менее чем за миллисекунду». Противовес вращается в противоположном направлении, чтобы предотвратить разбалансировку системы. Вакуумное уплотнение остается на месте до тех пор, пока снаряд не пробьет мембрану в верхней части пусковой трубы.
Хотя концепция довольно проста, задача обеспечения ее надежной и многократной работы является важной.
«Это радикально другой способ ускорения снарядов и ракет-носителей до гиперзвуковых скоростей с использованием наземной системы», — сказал генеральный директор SpinLaunch Джонатан Яни.
Яни основал SpinLaunch в 2014 году, но до сих пор компания оставалась в тени. Суборбитальный ускоритель, использованный в первом тесте SpinLaunch, представляет собой версию запланированного финального оборудования в масштабе одного к трем. Его высота составляет 91 метр.
Суборбитальный снаряд, использованный в первоначальном испытании, имел длину около 3 метров и разгонялся до «многих тысяч миль в час», используя примерно 20% мощности ускорителя.
SpinLaunch заявляет, что провела испытания суборбитального ускорителя для проверки базовой концепции с точки зрения аэродинамики и механизмов выпуска. В итоге снаряд взлетел на высоту «тысячи километров». Его удалось восстановить после полета. Многоразовые аппараты являются ключевой частью концепции SpinLaunch.
Судя по видеодемонстрации, аппарат разделяется как минимум на две части.
Компания планирует в будущем добавить ракетный двигатель внутри снаряда, чтобы обеспечить безопасность орбитальных пусков. В этой версии ракетный ускоритель воспламенится только после того, как он отделится от снаряда/ракеты-носителя. Снаряд будет двигаться по инерции без двигателя в течение примерно минуты, прежде чем ракета заработает на высоте примерно 60 тысяч метров.
«Поскольку кинетически запускаемые спутники выходят из атмосферы без ракеты, SpinLaunch обеспечивает будущее, в котором группировки спутников и космические полезные нагрузки могут запускаться с нулевым уровнем выбросов в наиболее критических слоях атмосферы», — говорится в сообщении компании.
SpinLaunch утверждает, что такие полеты могут начаться в ближайшее время. Стартап планирует провести около 30 суборбитальных испытательных полетов в течение следующих шести-восьми месяцев, а затем перейти на орбитальные запуски.
SpinLaunch заявляет, что завершила около 90% исследований по снижению рисков, связанных с развертыванием полномасштабной системы и работает над завершением ее дизайна.
Сегодняшние ракеты, доставляющие полезные нагрузки на орбиту, состоят в основном из топлива по массе, что уменьшит размер самой полезной нагрузки. SpinLaunch, напротив, хочет задействовать гораздо меньшую ракету с меньшей топливной загрузкой, но с пропорционально большей полезной нагрузкой.
Стартап прогнозирует, что ее аппарат доставит на орбиту полезную нагрузку весом около 181 кг. SpinLaunch заявляет, что ей придется искать прибрежный космический пусковой комплекс, который сможет поддерживать «десятки» запусков в день. Быстрый темп запусков без использования больших сложных ракет, в свою очередь, снизит затраты на вывод грузов на орбиту. Компания утверждает, что увеличение скорости, создаваемое приводом ускорителя, приводит к четырехкратному сокращению количества топлива, необходимого для достижения орбиты, и десятикратному снижению стоимости таких запусков.
Аналогичную работу ведет стартап Green Launch, который использует другой подход с наземными «импульсными пусковыми установками» для замены первой ступени традиционной ракеты. Летом Green Launch провела испытания на полигоне армии США Юма в Аризоне.
Предприятие SpinLaunch на данный момент привлекло $110 млн от различных инвесторов и нацелено непосредственно на коммерческий рынок, но ее полностью зрелая технология вполне может иметь и военные приложения. Пентагон уже проявляет интерес к компании, и в 2019 году был подписан контракт с отделом оборонных инноваций. Сверхдальние артиллерийские и ударные возможности, особенно те, которые могут поразить цели в короткие сроки издалека, являются одними из главных приоритетов вооруженных сил США.
В 2020 году компания Aevum из Алабамы представила собственную систему запуска спутников под названием Ravn X. Это автономный самолет и ракета-носитель. Система предназначена для доставки спутников в космос каждые 180 минут. Беспилотник имеет полную взлетную массу 25 т. Самолет запускает ракету на высоте от 10 до 20 км. И самолет, и ракета-носитель используют в качестве пропеллента топливо для реактивных двигателей Jet-A, которое доступно почти во всех аэропортах США.
