Od Newtona do Bransona - Samolotem w kosmos

To już koniec trylogii o umieszczaniu ładunków na orbicie. Część pierwszą możesz przeczytać tutaj: Jak dostać się na orbitę. Część drugą tutaj: Tyrania wzoru Ciołkowskiego. Wiemy, że osiągnięcie orbity wiąże się z uzyskaniem bardzo wysokiej prędkości, wiemy też, że zbawienne okazało się zastosowanie rakiet wielostopniowych. Dziś skupimy się na interesującym podejściu i nowej krwi w biznesie pod postacią Virgin Orbit.

Nasze rozważania zaczęliśmy od kul wystrzeliwanych z armaty i zwodniczości tego, że mamy zakorzeniony obraz rakiet, które startują pionowo. Dzieje się tak dlatego, że w przypadku prędkości o których mówimy opór powietrza na kolosalne znaczenie. Żeby wejść na orbitę okołoziemską na wysokości powiedzmy 400 km musimy rozpędzić naszą rakietę do około 28 000 km/h to jest ponad dwudziestokrotność prędkości dźwięku.

Concorde latał z dwukrotną prędkością dźwięku. Opór powietrza rozgrzewał go na tyle, że robił się 30 centymetrów dłuższy w czasie lotu. Wojskowe Blackbirdy wciąż są najszybszymi samolotami na świecie. Ich maksymalna prędkość to niecałe 3,5 macha. By to umożliwić konstruowano je ze stopów tytanu i materiałów kompozytowych.

Dlatego rakiety startują pionowo - by wznieść się ponad stawiające opór powietrze. W miarę wznoszenia się stopniowo odchylają kurs tak, żeby zacząć nabierać prędkości poprzecznej, która pozwoli ich ładunkowi utrzymać się na orbicie. Mam ogromną sympatię do fotki, gdzie internauta dopasował długą ekspozycję startu Falcona 9 do logo SpaceX.

Na przestrzeni dekad pojawiło się wiele konceptów obchodzenia ograniczeń rakiet. Choć SpaceX zrewolucjonizował (a raczej wciąż rewolucjonizuje) kwestię wielokrotnego użycia, to przewinęło się wiele pomysłów na “samoloty kosmiczne”. Jakimś wariantem były promy kosmiczne. Drogie i w zasadzie wynoszone na orbitę przez potężne boostery jednokrotnego użytku, wracające na ziemię jak klasyczny samolot. Jednym z ciekawszych pomysłów, któremu może kiedyś poświęcę osobny tekst jest Skylon. Ma być prawdziwym kosmicznym samolotem - startującym z pasa startowego i na nim lądujący. Jego silniki mają używać atmosferycznego tlenu a dopiero na pewnej wysokości działać już jak silniki rakietowe.

Virgin Orbit ostatnio skutecznie zaprezentował jeszcze inne podejście. Użyli w tym celu “Cosmic girl”, nieznacznie zmodyfikowanej wersji Boeinga 747, która na wysokości 10700 metrów wystrzeliła rakietę Launcher One, która następnie umieściła na orbicie okołoziemskiej dziesięć CubeSatów. To niewiele bo poniżej 20kg. Docelowo Launcher One ma mieć możliwość wynoszenia kilkuset kilogramów na orbitę (wciąż nie jest to zawrotna ilość, ale chętnych raczej nie zabraknie).

Jeśli jednak pomyślicie, że te dziesięć kilometrów wysokości i około 900 km/h prędkości początkowej to dość by Launcher One był rakietą jednostopniową, będziecie w błędzie. By sięgnąć kosmosu tu również zastosowano dwa stopnie. Koszt jednego lotu wyceniany jest na $12 milionów. Można powiedzieć, że technologicznie nie jest to rewolucja (ani rewelacja). To kolejna rakieta orbitalna jednorazowego użytku. Ma jednak wiele ciekawych zalet o których warto powiedzieć.

Zastosowanie Boeinga 747 jest ogromnym atutem. Samoloty te mają za sobą już pewnie miliony godzin. Pomijam fakt, że Virgin Orbit jako część Virgin Group ma łatwy dostęp do tych maszyn. Świat jest pełen ludzi, którzy potrafią nimi latać i którzy potrafią je naprawiać.

Samolot ten nie wymaga nawet szczególnie wielkich modyfikacji, bo zaprojektowano je w taki sposób, by mogły transportować dodatkowy silnik, więc na dzień dobry były gotowe na podczepienie dużego ciężaru pod skrzydłem.

Większość rakiet orbitalnych musi startować z ściśle określonych stanowisk. Integracja ładunku, jego dostarczenie na miejsce lub wraz z rakietą to często trudny i kosztowny proces. Teraz platforma startowa może przylecieć do klienta. Może też dobrać odpowiedni punkt w którym samolot wypuści rakietę, ułatwiając osiągnięcie odpowiedniej orbity.

Innymi słowy, Virgin Orbit ma szanse by stać się interesującą cenowo opcją dla określonego wycinka kosmicznego rynku. Przy okazji warto wspomnieć, że jak przystało na rakietę orbitalną Launcher One jest duży. Naprawdę duży. Electrony, które wystrzeliwuje nowozelandzki Rocket Lab mają wysokość 17 metrów. LauncherOne ma ponad 21 metrów. Mogą być małe w porównaniu z 70-metrowym Falconem 9, ale to i tak wysokość ~7 pięter.

To by było na tyle. Mam nadzieję, że miło się Wam czytało. Jeśli chcielibyście poczytać na Węglowym o jakimś innym rakietowym albo kosmicznym temacie to śmiało podsuwajcie pomysły pod tym wpisem lub na fanpage!


Źródła:
Virgin Orbit reaches orbit for the first time
Cosmic_Girl_(aircraft)
LauncherOne
Air-launch-to-orbit