Luftstart-zu-Orbit - Air-launch-to-orbit

Stargazer von Orbital startet Pegasus mit den drei Space Technology 5- Satelliten am Himmel von Kalifornien , 2006

Luftstart in die Umlaufbahn ist die Methode, Raketen in der Höhe von einem herkömmlichen horizontal startenden Flugzeug zu starten, um Satelliten in eine niedrige Erdumlaufbahn zu bringen . Es ist eine Folgeentwicklung von Luftstarts von Versuchsflugzeugen , die Ende der 1940er Jahre begann. Dieses Verfahren bietet, wenn es zur orbitalen Nutzlasteinführung verwendet wird, erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen vertikalen Raketenstarts , insbesondere wegen der reduzierten Masse, des geringeren Schubs und der geringeren Kosten der Rakete.

Auch für die suborbitale Raumfahrt wird ein Luftstart entwickelt . Im Jahr 2004 die Ansari X - Prize wurde $ 10 Million Geldbeutel von einem Team unter der Leitung gewonnen Burt Rutan ‚s Scaled Composites , startet die SpaceShipOne aus dem Zweck gebauten White Knight Trägerflugzeug.

Vorteile

Der Hauptvorteil einer Rakete, die von einem hochfliegenden Flugzeug gestartet wird, besteht darin, dass sie nicht durch die tiefe, dichte Atmosphäre fliegen muss, deren Widerstand einen erheblichen Mehraufwand und damit eine Menge an Treibstoff erfordert . Höhere Dichten in niedrigeren Höhen führen zu größeren Widerstandskräften, die auf das Fahrzeug wirken. Außerdem geht Schub aufgrund einer Überexpansion des Abgases bei hohem Umgebungsdruck und Unterexpansion bei niedrigem Umgebungsdruck verloren; eine feste Düsengeometrie kann keine optimale Abgasexpansion über den gesamten Umgebungsdruckbereich bereitstellen und stellt eine Kompromisslösung dar. Raketen, die aus großer Höhe gestartet werden, können für einen niedrigeren Umgebungsdruck optimiert werden, wodurch über den gesamten Betriebsbereich ein größerer Schub erzielt wird.

Treibmittel erhalten wird , weil die luftatmenden Trägerflugzeug die Rakete in die Höhe hebt viel effizienter. Flugzeugtriebwerke benötigen kein Oxidationsmittel an Bord und können die Umgebungsluft nutzen, um beispielsweise mit einem Turbofan Schub zu erzeugen . Dadurch kann das Startsystem eine erhebliche Menge an Masse einsparen, die sonst für Kraftstoff reserviert wäre, wodurch die Gesamtgröße reduziert wird. Ein größerer Bruchteil der Raketenmasse kann dann Nutzlast enthalten, wodurch die Startkosten für Nutzlasten gesenkt werden. Es können auch impulsstärkere Treibstoffe verwendet werden, die aufgrund ihrer Toxizität von Oberflächenstarts ausgeschlossen sind, wie beispielsweise beryllium- oder fluorhaltige Treibstoffe.

Ein Luftstart in die Umlaufbahn bietet das Potenzial für flugzeugähnliche Operationen wie den Start auf Abruf und ist auch weniger anfällig für startbeschränkende Wetterbedingungen . Dies ermöglicht es dem Flugzeug, Wetterbedingungen zu umfliegen, bessere Startpunkte anzufliegen und eine Nutzlast jederzeit in jede beliebige Orbitalneigung zu starten. Auch die Versicherungskosten werden reduziert, da die Starts weit weg von Land erfolgen und keine Startrampe oder Blockhütte erforderlich ist.

Der Luftstart in die Umlaufbahn funktioniert auch gut als Teil eines kombinierten Startsystems, wie z.

Ein zusätzlicher Vorteil des Luftstarts in die Umlaufbahn ist ein reduziertes Delta V, das benötigt wird, um eine Umlaufbahn zu erreichen. Dies führt zu einem größeren Verhältnis von Nutzlast zu Kraftstoff, was die Kosten pro Masseneinheit für die Umlaufbahn reduziert. Um den Delta-V-Vorteil weiter zu nutzen, wurde ein Überschall-Luftstart in die Umlaufbahn vorgeschlagen.

Nachteile

Laut Aviation Week and Space Technology ist der Start in die Umlaufbahn durch die Flugzeuggröße begrenzt. Außerdem können Flugzeuge große seitliche Kräfte erzeugen, die Nutzlasten beschädigen könnten.

Elon Musk , CEO von SpaceX, argumentierte in einer Frage-und- Antwort-Runde , dass die Leistungssteigerung die zusätzliche Komplexität und die Einschränkungen nicht wert ist (Absätze hinzugefügt):

"...es scheint so, als ob... du hoch oben bist und das ist sicher gut und du fährst mit... 0,7 oder 0,8 Mach und du hast etwas Geschwindigkeit und Höhe, du kannst ein höheres Expansionsverhältnis verwenden" die Düse , summiert sich das alles nicht zu einer bedeutenden Verbesserung der Nutzlast im Orbit? Die Antwort ist nein, leider nicht. Es ist eine ziemlich kleine Verbesserung. Es ist vielleicht eine Verbesserung der Nutzlast im Orbit um 5% ... und dann hast du es mit diesem riesigen Flugzeug zu tun. Das ist wie eine Bühne zu haben . Wäre es aus der Sicht von SpaceX sinnvoller, ein riesiges Flugzeug zu haben oder die Größe der ersten Bühne um fünf Prozent zu erhöhen? , ich nehme Option 2. Und dann, wenn du einen bestimmten Maßstab überschritten hast, kannst du das Flugzeug einfach nicht groß genug machen. Wenn du...die Rakete fallen lässt, hast du das kleine Problem, dass du nicht fliegst Wenn Sie sich ansehen, was Orbital Sciences mit Pegasus gemacht hat , haben sie einen Delta-Flügel , um das Wendemanöver durchzuführen, aber dann haben Sie diesen großen Flügel, der ein paar hinzugefügt hat Masse und Sie können Ihre horizontale Geschwindigkeit meistens, aber nicht vollständig, in vertikale Geschwindigkeit oder hauptsächlich vertikale Geschwindigkeit umwandeln, und das Netz ist wirklich nicht großartig."

Luftabschusssysteme

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Siehe auch

Verweise

Externe Links

Medien im Zusammenhang mit dem Start der Luft in den Orbit bei Wikimedia Commons