Start z powietrza na (sub)orbitę

[kanarkusmaximus]

Ojj na takiej wysokości to tylko loty rozpoznawcze

No ale po jakiejś paraboli chyba jest to to możliwe, hmm?

Inny samolot, który przykuł moją uwagę to Panavia Tornado. Ponoć może wziąć do 9 ton ładunku i będzie niebawem wycofywany ze służby.

http://en.wikipedia.org/wiki/Panavia_Tornado

[jmvh]

Jeśli chodzi o potencjalnego nosiciela, to nie jest takie hop-siup, po prostu kupić parę samolotów o odpowiednich osiągach. Jeśli byśmy je kupili, należało by je też serwisować, utrzymywać odpowiednią infrastrukturę, płacić za związaną z nimi biurokrację. Mówimy to przecież o wojskowych myśliwcach, utrzymanie tego tanie nie jest nawet jeśli większość czasu spędzą na ziemi. A te koszta trzeba potem wliczyć w koszta startów, które przy ich realistycznej częstotliwości mogły by uczynić przedsięwzięcie nieekonomicznym. Hmm, wie ktoś co ten samolot Orbitala robi miesiącami (latami?) między startami? Pegasus nie grzeszy taniością jak wiadomo.

W ogólnym rozrachunku tańsze może być wykupienie samolotu o sporo gorszych osiągach (prędkość poddźwiękowa, wysokość 12-15 km, niezbyt agresywny kąt natarcia) i sparowanie go z cięższą rakietą, przy czym wciąż mam tu na myśli coś >typu myśliwiec<. Inną opcją byłby układ z wojskiem, np. w stylu "używamy waszych maszyn, a od czasu do czasu wynosimy wam coś za free".

A gdy już rezygnujemy z dużych prędkości i wysokości, najlepszą opcją może być wynajęcie na czas lotu samolotu transportowego, i - korzystając z jego dużej nośności - wpakowanie tam znacznie większej acz wciąż kompaktowej rakiety o mniej wyśrubowanych osiągach, a przez to tańszej. I wsio.

[kanarkusmaximus]

Czyli generalnie są takie możliwości:

1. Stosunkowo mała rakieta i potężny samolot o dużych osiągach. Takich samolotów o dużych osiągach nie ma zbyt wiele "na rynku" i są pewnie bardzo drogie i skomplikowane w obsłudze. Wewnątrz może być też stosunkowo mało miejsca, co wymusza bardziej rozbudowaną obsługę naziemną. Mała rakieta pewnie też ogranicza ilość ładunku (fizycznie i wagowo), jaki może być wyniesiony na orbitę. Dodatkowo pewnie mała rakieta potrzebowałaby bardziej wyspecjalizowanego i aktywnego systemu sterowania, który by sterował rakietą. A to może się negatywnie odbić na całkowitym ładunku wynoszonym na orbitę.

2. Wariant pośredni - średniej wielkości rakieta i samolot wojskowy o mniej wyśrubowanych osiągach. Tutaj można teoretycznie zbudować większą rakietę o prostszej konstrukcji. Koszty obsługi samolotu też powinny być mniejsze.
Z drugiej strony pewnie koszty obsługi samolotu nadal są duże - między innymi dlatego pewnie w wojsku szkoli się pilotów na samolotach szkolno-bojowych (nawet turbośmigłowych, takich jak nasz Orlik), co może oznaczać, że wcale nie musi być zauważalna jakakolwiek redukcja ceny wyniesionego kilograma na orbitę. Nadal jednak w samolocie

3. Wariant duży - komercyjny samolot odrzutowy i duża rakieta. Czyli tak jak działa system Pegasusa. Ten system zdaje się mieć kilka zalet - samoloty pasażerskie są budowane z myślą o kosztach. Na pokładzie jest stosunkowo dużo miejsca - czyli można wsadzić zespół odpowiedzialny za rakietę. Sama rakieta też może być znacznie cięższa - wspomniany Pegasus waży od 18 do 23 ton i jest w stanie wynieść do 400 kg na orbitę. Miejsca pod samolotem też jest sporo w porównaniu z samolotami wojskowymi - co pewnie ułatwia operacje i nie tak bardzo ogranicza potrzebną przestrzeń.
Z drugiej strony taka rakieta może być... za duża i to jest pewnie jej wyraźna przeszkoda. Przykładowo, IBEX waży około 100 kg, czyli zaledwie 25% możliwości nośnych Pegasusa. To może "sztucznie" podnosić cenę za kilogram, bo raczej trudno spodziewać się, że w takiej konfiguracji rakieta wyniesie kilka satelitów na raz (oczywiście to się już zdarzało, ale częściej dla jednego klienta - http://en.wikipedia.org/wiki/Orbcomm - niż dla dwóch różnych ).  Zatem można raczej zapomnieć tutaj o podwójnych, różnych ładunkach.
Podobnież może być z samolotami transportowymi.

Ciekawe jak by te opcje się prezentowały liczbowo - od masy rakiety, poprzez ładunek aż po koszty lotu i porównanie z konkurencją. Wydaje mi się jednak, że jeśli jakiś system miałby być wprowadzony, to największe szanse ma coś przejściowego pomiędzy wariantem 2 a 3 - czyli samolot pasażerski, ale z mniejszą rakietą, wynoszącą np 50-100 kg na orbitę. Wtedy można by skorzystać z mniejszego (i jeszcze tańszego w obsłudze) samolotu pasażerskiego, jak np Buginga 737 albo AirŁobuza A320. A tych na rynku sporo...

[Borys]

Podejrzewam, że budowa własnego samolotu bezzałogowego (lub sterowca) zoptymalizowanego do wykonania postawionego zadania mogłaby być sporo tańsza od zakupu czy przystosowania czegokolwiek obecnie latającego.

[kanarkusmaximus]

Borysie, możesz coś więcej napisać na temat bezzałogowego samolotu tudzież sterowca? Czemu uważasz, że koszty byłyby niższe?

[jmvh]

Przykładowo, IBEX waży około 100 kg, czyli zaledwie 25% możliwości nośnych Pegasusa.

Pamiętajmy o orbicie na jaką wykopano to maleństwo.

Od budowy, kupna lub przystosowania czegokolwiek tańsze było by podejście podobne do zaprezentowanego przez AriLaunch, połączone z okresowym wynajmem na parę dni odpowiedniego ciężkiego samolotu transportowego. Pakujesz do niego swoją "paletę" z rakietą, lecisz na miejsce startu, startujesz, wracasz, zabierasz swój sprzęt ze środka. Ewentualny właściciel nosiciela pewnie nie byłby zbyt zadowolony z transportu bądź co bądź materiałów wybuchowych, ale nawet jak zedrze z nawiązką będzie ok. przy częstotliwości lotów podobnej do obecnie prezentowanej przez rakiety.

[Borys]

Borysie, możesz coś więcej napisać na temat bezzałogowego samolotu tudzież sterowca? Czemu uważasz, że koszty byłyby niższe?

A co tu rozwijać? Samoloty budowane są w innym celu niż wynoszenie ładunku na określoną wysokość. Posiadają wydajne silniki umożliwiające długotrwały lot, mnóstwo szpejów zapewniających bezpieczeństwo załodze oraz inne ustrojstwa, bezużyteczne z punktu widzenia postawionego zadania. Mam u siebie w pracy ekipę, która na pułapie pow. 30 km prowadzi obserwacje astronomiczne, przy pomocy teleskopu Sunrise. Cały ładunek waży bodajże 2 tony. Do wyniesienia używają najtańszej możliwej metody - balonu. Gdyby mnie ktoś pytał, jak np. uzyskać lot poziomy z prędkością naddźwiękową na pułapie 20 km, to moja propozycja jest następująca - wynieść balonem na 30 km bezzałogowy szybowiec, następnie rozpędzić go do wymaganej prędkości w spadku swobodnym i później przejść do lotu poziomego.

[kanarkusmaximus]

Hmm - balon chyba ogranicza nieco miejsca startowe i komplikuje sprawę w przypadku przerwania misji (np bezpieczne lądowanie z rakietą) i jest zależny od pogody?

Poza tym jakiej wielkości byłby balon, który wyniósłby np 10 tonową rakietę? To to pewnie w warunkach europejskich za bardzo by się nie dało zrobić przy dużym natężeniu lotów pasażerskich.

Pomysł z szybowcem jest zaś jest naprawdę przedni - rzeczywiście to to brzmi całkiem osiągalnie. Tylko znów - szybowiec (niech będzie lekki - jedna tona ) plus rakieta (10 ton) to naprawdę chyba duże wyzwanie jak dla balonu.

[jmvh]

To to pewnie w warunkach europejskich za bardzo by się nie dało zrobić przy dużym natężeniu lotów pasażerskich.

Stopnie też muszą gdzieś spadać, lepiej aby nie na gęsto zaludnione tereny. Kłania się tu znowu północ europy.

[kanarkusmaximus]

To to pewnie w warunkach europejskich za bardzo by się nie dało zrobić przy dużym natężeniu lotów pasażerskich.

Stopnie też muszą gdzieś spadać, lepiej aby nie na gęsto zaludnione tereny. Kłania się tu znowu północ europy.

Tak, ale tutaj mowa raczej o jednym stopniu, co można skierować nad jakieś morze z zamkniętą strefą upadku. Teoretycznie - chociaż na morzach dookoła Europy jest duży ruch.

Z drugiej strony start z Hiszpanii, Francji czy Irlandii plus dwie godzinki lotu i już jesteśmy nad Atlantykiem i teoretycznie można szaleć.

[jmvh]

Tak, ale tutaj mowa raczej o jednym stopniu, co można skierować nad jakieś morze z zamkniętą strefą upadku. Teoretycznie - chociaż na morzach dookoła Europy jest duży ruch.

Zależy. Drugi stopnień musiałby mieć zdolność restartu, co aż takie proste nie jest jak się może wydawać lub też oba stopnie musiałyby mieć w sumie odpowiednio długi czas działania przy jednoczesnym zachowaniu rozsądnego ciągu, co też nie musi być proste. Konstrukcja trójstopniowa z tzw. apogee kick stage ma tu mniejszy stopień komplikacji i większą nośność, lub też mniejszą masę. Ale oczywiście, wariant dwustopniowy też jest możliwy, ale jeśli dodamy do tych rozmyślań szczyptę realności okaże się, że Isp rzędu ponad 300 sekund nie biorą się znikąd. Uzyskanie odpowiednich osiągów wcale nie musi być oczywiste gdy jakaś europejska firma weźmie się za takie coś (nie mówię o Arianespace i podobnych "gigantach" ). Jak będzie trochę ponad 200 s to nie brzmi już tak różowo.

Oraz też trzeba myśleć co będzie gdy coś się nie uda, rakieta zacznie schodzić z kursu czy totalnie stracona zostanie nad nią kontrola. Zawsze środek Pacyfiku przyprawia mniej bólów głowy pod tym względem.

To powyżej to oczywiście tylko moje luźne przemyślenia.

[Borys]

Hmm - balon chyba ogranicza nieco miejsca startowe i komplikuje sprawę w przypadku przerwania misji (np bezpieczne lądowanie z rakietą) i jest zależny od pogody?

Wynajęcie przewozu kontenera do np. Skandynawii to pikuś w porównaniu z kosztem obsługi samolotu, nie wspominając nawet o jego zakupie. Co do pogody - samoloty też są od niej zależne.

Poza tym jakiej wielkości byłby balon, który wyniósłby np 10 tonową rakietę? To to pewnie w warunkach europejskich za bardzo by się nie dało zrobić przy dużym natężeniu lotów pasażerskich.

To zależy, jak wysoko miałby ją wynieść. Sunrise, o którym wcześniej wspominałem, ma gondolę o masie dwóch ton. Lata toto na wysokości ponad 30 km. Teoretycznie, balon o tej samej objętości wyniósłby 12 ton na wysokość 15 km. Cargolifter posklejał raz balon o udźwigu 75 ton przy powierzchni. Zresztą, jakim samolotem chciałbyś wynosić dziesięciotonowy ładunek? Realistycznie patrząc, powyżej troposfery raczej nie polecisz.

[kanarkusmaximus]

Naprawdę świetna dyskusja się tutaj rozwinęła, w której poruszono wiele ciekawych tematów. Dzięki serdeczne za komentarze.

Jmvh, rzeczywiście swego czasu sporo się mówiło o możliwości restartu drugiego stopnia (już nie pamiętam w jakim kontekście - czy nie przypadkiem Kijka I? ) i było tam sporo kompromisów. Trzeci stopień wydaje się omijać pewne problemy. I rzeczywiście - ograniczenia geograficzne Europy poważnie komplikują sprawy związane z lotem rakiety - no chyba, że loty odbywałyby się ze Skandynawii lub na zachód od kontynentu, nad Atlantykiem.

Borysie, Pegasus XL waży 23 tony i jest wystrzeliwany z 12 km. Można więc założyć, że mniejszy samolot typu wspomnianego AirŁobuza A320 mógłby na podobną wysokość wynieść 10 tonową rakietę.
Argument o wynajęciu kontenera i wysyłce w jedno miejsce startowe jest bardzo logiczny i rzeczywiście też oznacza, że wcale nie musi być zbyt duże wymaganie na szybki dostęp do rakiet nośnych z dowolnego europejskiego miejsca. To to może wyraźnie redukować konkurencyjność takich systemów w Europie. Hmm...

Tak z ciekawości się zastanawiam - gdzie lądują pierwsze i drugie stopnie z izraelskich startów? Na Morzu Środziemnym gdzieś, tak? Nad tym morzem też sporo lata samolotów i sporo statków plumka.

[jmvh]

Tak z ciekawości się zastanawiam - gdzie lądują pierwsze i drugie stopnie z izraelskich startów? Na Morzu Środziemnym gdzieś, tak? Nad tym morzem też sporo lata samolotów i sporo statków plumka.

Innego wyjścia raczej nie ma ze względów geopolitycznych. Izraelskie rakiety latają jednak dosyć rzadko, z tego co pamiętam nigdy też nie wydają jakiś NOTAM-ek czy lokalizacji stref upadku. Chyba te różne samoloty i statki ich tak bardzo nie martwią.

[kanarkusmaximus]

Innego wyjścia raczej nie ma ze względów geopolitycznych. Izraelskie rakiety latają jednak dosyć rzadko, z tego co pamiętam nigdy też nie wydają jakiś NOTAM-ek czy lokalizacji stref upadku. Chyba te różne samoloty i statki ich tak bardzo nie martwią.

Właśnie to mnie ciekawi - moim zdaniem raczej muszą jakoś zabezpieczać strefy upadku. Inaczej wyobraźcie sobie nagłówki gazet: "izraelska rakieta spadła 500 metrów od statku pasażerskiego. Oficjele mówią, że to dolny stopień rakiety która dziś wyniosła satelitę naukowego. Minister Spraw Zagranicznych Egiptu uważa to za jawną prowokację".

Nie mówiąc o tym (choć pewnie to już mniejsze ryzyko) "ktoś inny" mógłby zechcieć spróbować odzyskać zużyty pierwszy stopień by się dowiedzieć co nieco więcej o rakiecie.

Ponadto - jeśli izraelska rakieta zboczy, to może to stwarzać jeszcze większy problem niż w "naszej" Europie.

Na tej stronie znalazłem taką grafikę - może jednak izraelska marynarka tam działa? Choć w tej chwili rakiety są wynoszone chyba z miejsca bliżej brzegu.
http://www.spacetoday.org/Rockets/Spaceports/Israel.html