Lanzamiento aéreo a órbita

La principal ventaja de un cohete lanzado por un avión de alto vuelo es que no necesita volar a través de la atmósfera baja y densa, cuya resistencia requiere una cantidad considerable ^[1] de trabajo adicional y, por lo tanto, una masa de propulsor . Las densidades más altas a altitudes más bajas dan como resultado fuerzas de arrastre mayores que actúan sobre el vehículo. Además, el empuje se pierde debido a la sobreexpansión del escape a alta presión ambiental y la subexpansión a baja presión ambiental; una geometría de boquilla fija no puede proporcionar una expansión de escape óptima en todo el rango de presión ambiental y representa una solución de compromiso. Los cohetes lanzados desde gran altitud se pueden optimizar para una presión ambiental más baja, logrando así un mayor empuje en todo el régimen operativo.

Propelente se conserva debido a que el portador de gran consumo de aire de aviones levanta el cohete a la altitud mucho más eficiente. Los motores de avión no requieren el almacenamiento a bordo de un oxidante y pueden utilizar el aire circundante para producir empuje, por ejemplo, con un turboventilador . Esto permite que el sistema de lanzamiento conserve una cantidad significativa de masa que de otro modo se reservaría para combustible, reduciendo el tamaño total. Una fracción mayor de la masa del cohete puede incluir carga útil, lo que reduce los costos de lanzamiento de la carga útil. También es posible utilizar combustibles de mayor impulso excluidos de los lanzamientos a superficie por su toxicidad, como los que contienen berilio o flúor.

El lanzamiento aéreo a la órbita ofrece el potencial para operaciones similares a las de un avión, como el lanzamiento a pedido, y también está menos sujeto a las condiciones climáticas que limitan el lanzamiento . Esto permite que la aeronave vuele en condiciones climáticas, así como volar a mejores puntos de lanzamiento y lanzar una carga útil en cualquier inclinación orbital en cualquier momento. Los costos de seguro también se reducen, porque los lanzamientos ocurren lejos de tierra y no hay necesidad de una plataforma de lanzamiento o fortín. ^{[ cita requerida ]}

El lanzamiento aéreo a la órbita también funciona bien como parte de un sistema de lanzamiento combinado, como un vehículo de lanzamiento aéreo reutilizable de una sola etapa a skyhook propulsado por un cohete o un motor de cohete / ramjet / scramjet.

Un beneficio adicional del lanzamiento aéreo a la órbita es un delta V reducido necesario para alcanzar la órbita. Esto da como resultado una mayor proporción de carga útil a combustible que reduce el costo por unidad de masa a la órbita. Para aprovechar aún más la ventaja del Delta V, se ha propuesto el lanzamiento aéreo supersónico a la órbita. ^[2]

Según la Semana de la Aviación y la Tecnología Espacial , el lanzamiento aéreo a la órbita está limitado por el tamaño de la aeronave. Además, los aviones pueden generar grandes fuerzas laterales que podrían dañar las cargas útiles. ^[3]

El CEO de SpaceX , Elon Musk, argumentó en una sesión de preguntas y respuestas que el aumento en el rendimiento no compensa la complejidad y las limitaciones adicionales (párrafos agregados):

"... parece que ... estás alto allí y seguramente eso es bueno y vas a ... 0.7 o 0.8 Mach y tienes algo de velocidad y altitud, puedes usar una relación de expansión más alta en la boquilla , ¿no se suma todo eso a una mejora significativa en la carga útil a la órbita?

"La respuesta es no, desafortunadamente no. Es una mejora bastante pequeña. Es tal vez una mejora del 5% en la carga útil a la órbita ... y luego tienes que lidiar con este gigantesco avión. Lo cual es como tener un etapa . de SpaceX punto de vista 's, tendría más sentido tener un avión gigantesco o para aumentar el tamaño de la primera etapa de un cinco por ciento? Uhh, me quedo con la segunda opción.

"Y luego, una vez que superas cierta escala, no puedes hacer que el avión sea lo suficientemente grande. Cuando sueltas ... el cohete, tienes el pequeño problema de que no vas en la dirección correcta. Si miras En lo que Orbital Sciences hizo con Pegasus , tienen un ala delta para hacer la maniobra de giro, pero luego tienes esta gran ala que agrega un montón de masa y puedes convertir en su mayoría, pero no completamente, tu velocidad horizontal en velocidad vertical, o principalmente velocidad vertical, y la red no es realmente buena ". ^[4]

Operacional:

• Northrop Grumman Innovation Systems (originalmente Orbital Sciences , luego Orbital ATK , desde 2018 Northrop) Pegasus
• Lanzador de órbita virgen

Retirado:

• Piloto NOTS-EV-1

En desarrollo:

• Stratolaunch (activos a la venta en junio de 2019, artículo de CNBC en archive.org )
• CubeCab ^[5]
• ARCASPACIO ^[6]
• Servicios de lanzamiento de Generation Orbit ^[7] - contratados para NASA NEXT ^[8]
• Centro de investigación de vuelo Armstrong de la NASA Sistema de lanzamiento aéreo con planeador remolcado
• CDTI , CNES , DLR Aldebarán (cohete)
• Antonov , Corporación de la Industria Aeroespacial de China Antonov An-225 Mriya ^[9]

Propuesto:

• Vulcan Aerospace Avión espacial de transporte de tripulación Dream Chaser con cohete a escala 75 por ciento de Orbital Sciences ^[10]
• OREL  [ Reino Unido ] (propuesto por Ucrania )
• Sura  [ Reino Unido ] (propuesto por Ucrania )

Proyectos abandonados:

• DARPA ALASA
• AirLaunch LLC
• HACE
• Ishim ^[11]
• Svityaz  [ Reino Unido ] ^[11]
• Orbital Sciences Pegasus II - diseño / construcción contratado para Stratolaunch Systems ^[12]
• Sistemas espaciales suizos SOAR
• XCOR Aeroespacial Lynx Mark III
• Falcon 9 Air desarrollado 2011-2012, en asociación entre los sistemas SpaceX y Stratolaunch

• Piloto NOTS-EV-1
• NOTS-EV-2 Caleb
• Puerto espacial flotante
• Rockoon
• Tipos de vehículos de lanzamiento por plataforma de lanzamiento

Medios relacionados con el lanzamiento aéreo a órbita en Wikimedia Commons

• Un estudio de métodos de lanzamiento aéreo para RLV (AIAA 2001-4619)
• Lanzamiento de bajo costo de cargas útiles a la órbita terrestre baja
• Jet espacial Illini