Depuis le milieu du siècle dernier, le concept d'un système aérospatial avec un lancement aérien a été élaboré dans différents pays. Il prévoit la sortie de la charge en orbite à l'aide d'un lanceur lancé depuis un avion ou un autre aéronef. Cette méthode de lancement impose des restrictions sur la masse de la charge utile, mais est économique et facile à préparer. À différentes époques, de nombreux projets de lancements aériens ont été proposés, et certains ont même atteint leur pleine exploitation.
Air "Pégase"
Le projet de système aérospatial à lancement aérien (AKS) le plus réussi à ce jour a été lancé à la fin des années 80. La société américaine Orbital Sciense (qui fait maintenant partie de Northrop Grumman), avec la participation de Scaled Composites, a développé le système Pegasus basé sur le lanceur du même nom.
La fusée Pegasus à trois étages a une longueur de 16,9 m et un poids de lancement de 18,5 tonnes. Tous les étages sont équipés de moteurs à propergol solide. Le premier étage, responsable du vol atmosphérique, est équipé d'une aile delta. Pour accueillir la charge utile, il y a un compartiment d'une longueur de 2, 1 m et d'un diamètre de 1, 18 m. Le poids de la charge est de 443 kg.
En 1994, la fusée Pegasus XL a été présentée avec une longueur de 17,6 m et une masse de 23,13 tonnes. En raison d'une augmentation de la taille et du poids, de nouveaux moteurs ont été introduits. Le produit XL se distingue par son énergie accrue et ses caractéristiques de vol, ce qui lui permet d'atteindre des orbites plus élevées ou de transporter une charge plus lourde.
Un bombardier B-52H modifié était à l'origine utilisé comme porteur pour la fusée Pegasus. Ensuite, le revêtement Lockheed L-1011 a été reconstruit dans le transporteur. L'avion avec son propre nom Stargazer a reçu une suspension externe pour une fusée et divers équipements pour le contrôle du lancement.
Les lancements d'AKC Pegasus sont effectués à partir de plusieurs sites aux États-Unis et au-delà. La technique de lancement est assez simple. L'avion porteur entre dans la zone spécifiée et occupe une altitude de 12 000 mètres, après quoi la fusée est larguée. Le produit Pegasus planifie pendant quelques secondes puis démarre le moteur du premier étage. Le temps de fonctionnement total des trois moteurs est de 220 s. C'est suffisant pour amener la charge sur des orbites terrestres basses.
Le premier lancement de la fusée Pegasus depuis le B-52H a eu lieu en avril 1990. En 1994, un nouvel avion porteur a été mis en service. Depuis le début des années 90, plusieurs lancements sont effectués annuellement dans le but de mettre en orbite certains véhicules compacts et légers. Jusqu'à l'automne 2019, AKS Pegas a effectué 44 vols, dont seulement 5 se sont soldés par un accident ou un succès partiel. Le coût de lancement varie de 40 millions de dollars à 56 millions de dollars, selon le type de fusée et d'autres facteurs.
Le plus récent LauncherOne
Depuis la fin des années 2000, la société américaine Virgin Galactic travaille sur le projet AKC LauncherOne. Longtemps, des travaux de développement et de recherche de clients potentiels ont été menés. Dans la seconde moitié du dixième, la société de développement a eu des problèmes, à cause desquels le calendrier du projet a dû être révisé.
Le système LauncherOne est construit autour de la fusée du même nom. Il s'agit d'un produit en deux étapes d'une longueur de plus de 21 m et d'un poids d'env. 30 tonnes La fusée est propulsée par des moteurs N3 et N4 utilisant du kérosène et de l'oxygène liquide. La durée totale de fonctionnement des moteurs est de 540 secondes. La fusée LauncherOne peut soulever 500 kg de fret sur une orbite à une altitude de 230 km. Une modification en trois étapes de la fusée avec des caractéristiques améliorées est en cours de développement.
Initialement, le lanceur devait être lancé à l'aide d'un avion spécial White Knight Two, mais en 2015, il a été abandonné. Le nouveau transporteur était un Boeing 747-400 redessiné avec son propre nom Cosmic Girl. Le pylône LauncherOne est installé sous le côté gauche de la section centrale.
La société de développement affirme qu'AKS LauncherOne peut être exploité sur n'importe quel aérodrome approprié. Le site de lancement de la fusée est sélectionné en fonction des paramètres requis de l'orbite. En termes de principes de lancement et de vol, le développement de Virgin Galactic n'est pas différent des autres systèmes de lancement aérien. Le coût d'une telle opération est de 12 millions de dollars.
Le premier lancement de LauncherOne a eu lieu le 25 mai 2020. Après s'être désaccouplée du porteur, la fusée a démarré le moteur et a commencé son vol. Peu de temps après, la ligne de comburant du premier étage s'est effondrée, provoquant le calage du moteur N3. La fusée est tombée dans l'océan.
Virgin Orbit a effectué son premier lancement réussi le 17 janvier 2017. La fusée modifiée a décollé au-dessus de l'océan Pacifique et a envoyé 10 satellites CubeSat en orbite basse. Il y a des contrats pour trois autres lancements. Auparavant, il y avait eu une commande de la société de communication OneWeb, mais ces lancements sont reportés indéfiniment ou peuvent être annulés.
Concurrents potentiels
De nouveaux projets aériens AKS sont en cours de création dans plusieurs pays. Dans le même temps, le plus grand nombre de projets est proposé aux États-Unis, où les développeurs proactifs peuvent recevoir un soutien sérieux de la NASA. Dans d'autres pays, la situation semble différente - et jusqu'à présent, elle n'a pas abouti à un succès notable.
Depuis la fin des années 2000, la France, représentée par Dassault et Astrium, développe AKS Aldebaran. Initialement, plusieurs concepts de missiles avec différentes méthodes de lancement ont été envisagés, et seul le MLA (Micro Launcher Airborne) a fait l'objet d'un développement ultérieur - une fusée compacte avec une charge de dizaines de kilogrammes, adaptée à une utilisation avec le chasseur Rafale.
La conception du MLA d'Aldebaran est en cours depuis plusieurs années, mais les tests n'ont pas encore commencé. De plus, tant le calendrier des tests que l'avenir même du projet restent en question.
Un concept AKC intéressant a été proposé par la société américaine Generation Orbit. Son projet GOLauncher-1 / X-60A prévoit la construction d'une fusée à propergol liquide à un étage pouvant être suspendue sous un avion Learjet 35. Elle doit développer une vitesse hypersonique et effectuer des vols suborbitaux. À l'avenir, il est possible d'obtenir des capacités orbitales. Le X-60A est considéré comme une plate-forme pour une variété de projets de recherche.
Au début de la dernière décennie, Generation Orbit a reçu le soutien du Pentagone. En 2014, un prototype de fusée X-60A a effectué son premier vol d'exportation sous un transporteur standard. Depuis lors, aucun vol d'essai n'a été signalé. Probablement, le département militaire et l'entrepreneur continuent de se développer, mais jusqu'à présent, ils ne peuvent pas commencer des tests en vol à part entière pour une raison ou une autre.
Plusieurs projets AKC de diverses natures ont été développés dans notre pays; leurs matériaux ont été montrés à plusieurs reprises lors de diverses expositions. Par exemple, le projet MAKS a proposé l'utilisation d'un avion An-225 et d'un avion spatial avec un réservoir de carburant externe. De plus, le projet Air Launch a été développé sur la base de l'avion An-124. Il était censé transporter un conteneur de largage avec un missile Polet. Les deux projets n'ont pu être menés à terme pour un certain nombre de raisons.
Perspectives d'orientation
Comme vous pouvez le voir, au cours des dernières décennies, le concept de lancement aérien pour un vol en orbite a attiré l'attention, ce qui conduit à l'apparition régulière de nouveaux projets. Dans le même temps, tous les développements de ce type n'atteignent pas au moins des tests, sans parler d'un fonctionnement à part entière. À ce jour, seul AKS Pegasus a été en mesure de proposer des vols réguliers, et bientôt LauncherOne pourrait connaître un tel succès.
Un tel échec d'un lancement aérien est associé à plusieurs limitations objectives. La capacité de charge de ces AKS jusqu'à présent ne dépasse pas plusieurs centaines de kilogrammes et est directement proportionnelle au poids de lancement de la fusée, qui, à son tour, est déterminé en fonction des caractéristiques de l'avion porteur. L'économie de carburant due au lancement aérien ne résout généralement pas ce problème.
Cependant, les systèmes pneumatiques ont leurs avantages. Ils s'avèrent être un moyen pratique d'injecter de petites charges sur des orbites basses. La capacité de levage inférieure permet une collecte plus rapide de la totalité de la charge et des temps d'attente plus courts pour les clients. Dans le même temps, il devient possible de diviser le coût de lancement relativement faible en un plus grand nombre de clients. Cependant, les développeurs et fabricants de technologies spatiales miniatures n'ont pas encore manifesté l'intérêt qu'ils méritent pour l'AKS existant.
L'expérience étrangère montre que les systèmes aérospatiaux avec lancement aérien présentent certains avantages par rapport aux autres technologies de fusée et de l'espace et peuvent résoudre plus efficacement des problèmes individuels. On peut supposer qu'à l'avenir, cette classe de technologie ne disparaîtra pas et ne se développera même pas. De ce fait, un nouveau créneau va enfin se former sur le marché des lancements spatiaux, ce qui intéressera les fabricants de fusées et les clients potentiels.
