Od poloviny minulého století byl v různých zemích zpracován koncept leteckého systému s leteckým startem. Zajišťuje výstup nákladu na oběžnou dráhu pomocí nosné rakety vypuštěné z letadla nebo jiného letadla. Tato metoda spouštění ukládá omezení hmotnosti užitečného zatížení, ale je ekonomická a snadno se připravuje. V různých dobách bylo navrženo mnoho leteckých projektů a některé dokonce dosáhly plného provozu.
Vzduch "Pegasus"
Dosud nejúspěšnější projekt leteckého kosmického systému (AKS) vypuštěný na vzduchu byl zahájen na konci osmdesátých let. Americká společnost Orbital Sciense (nyní součást Northrop Grumman) za účasti Scaled Composites vyvinula systém Pegasus založený na stejnojmenné nosné raketě.
Třístupňová raketa Pegasus má délku 16,9 m a startovací hmotnost 18,5 tuny. Všechny stupně jsou vybaveny motory na tuhá paliva. První stupeň, který je zodpovědný za atmosférický let, je vybaven delta křídlem. Pro uložení užitečného zatížení je k dispozici přihrádka o délce 2, 1 m a průměru 1, 18 m. Hmotnost nákladu je 443 kg.
V roce 1994 byla představena raketa Pegasus XL s délkou 17,6 m a hmotností 23,13 tuny. Kvůli nárůstu velikosti a hmotnosti byly představeny nové motory. Produkt XL se vyznačuje zvýšenou energií a letovými vlastnostmi, které mu umožňují dosáhnout vyšších oběžných drah nebo nést těžší náklad.
Upravený bombardér B-52H byl původně používán jako nosič rakety Pegasus. Poté byla vložka Lockheed L-1011 přestavěna na nosič. Letoun s vlastním jménem Stargazer dostal externí odpružení pro jednu raketu a různé vybavení pro řízení startu.
Spuštění AKC Pegasus se provádí z několika míst ve Spojených státech i mimo ně. Technika spouštění je celkem jednoduchá. Nosné letadlo vstupuje do určené oblasti a zaujímá nadmořskou výšku 12 tisíc metrů, po které je raketa spuštěna. Produkt Pegasus plánuje na několik sekund a poté spustí motor prvního stupně. Celková doba provozu tří motorů je 220 s. To stačí k přenesení zátěže na nízké oběžné dráhy Země.
První start rakety Pegasus z B-52H proběhl v dubnu 1990. V roce 1994 bylo uvedeno do provozu nové nosné letadlo. Od začátku devadesátých let bylo každoročně provedeno několik startů s cílem vynést na oběžnou dráhu určitá kompaktní a lehká vozidla. Do podzimu 2019 provedla AKS Pegas 44 letů, z nichž pouze 5 skončilo nehodou nebo částečným úspěchem. Startovací náklady se pohybují od 40 milionů do 56 milionů dolarů, v závislosti na typu rakety a dalších faktorech.
Nejnovější Launcher One
Od konce roku 2000 pracuje americká společnost Virgin Galactic na projektu AKC LauncherOne. Po dlouhou dobu probíhaly vývojové práce a hledání potenciálních zákazníků. V druhé polovině desáté měla developerská společnost problémy, kvůli kterým musel být revidován harmonogram projektu.
Systém LauncherOne je postaven na stejnojmenné raketě. Jedná se o dvoustupňový výrobek s délkou více než 21 m a hmotností cca. 30 tun. Raketa je poháněna motory N3 a N4 využívajícími petrolej a kapalný kyslík. Celková doba provozu motorů je 540 s. Raketa LauncherOne dokáže zvednout 500 kg nákladu na oběžnou dráhu s nadmořskou výškou 230 km. Vyvíjí se třístupňová modifikace rakety se zlepšenými charakteristikami.
Původně bylo startovací vozidlo plánováno ke startu pomocí speciálního letadla White Knight Two, ale v roce 2015 od něj bylo upuštěno. Novým dopravcem bylo přepracované osobní letadlo Boeing 747-400 s vlastním jménem Cosmic Girl. Pylon LauncherOne je nainstalován pod levou stranou středové části.
Vývojová společnost tvrdí, že AKS LauncherOne lze provozovat na jakémkoli vhodném letišti. Místo startu rakety je vybráno v souladu s požadovanými parametry oběžné dráhy. Pokud jde o principy startu a letu, vývoj Virgin Galactic se nijak neliší od ostatních systémů pro odpalování vzduchu. Náklady na takovou operaci jsou 12 milionů dolarů.
První spuštění LauncherOne proběhlo 25. května 2020. Po odpojení od nosiče raketa nastartovala motor a zahájila let. Krátce poté se zhroutila první fáze oxidačního potrubí, což způsobilo zastavení motoru N3. Raketa spadla do oceánu.
Virgin Orbit provedla své první úspěšné spuštění 17. ledna 2017. Upravená raketa vzlétla nad Tichým oceánem a vyslala na nízkou oběžnou dráhu 10 satelitů CubeSat. Existují smlouvy na další tři spuštění. Dříve byla objednávka od komunikační společnosti OneWeb, ale tato spuštění jsou odložena na neurčito nebo mohou být zrušena.
Potenciální konkurenti
V několika zemích nyní vznikají nové vzduchem vypuštěné projekty AKS. Největší počet projektů je přitom navržen ve Spojených státech, kde mohou proaktivní vývojáři získat vážnou podporu NASA. V jiných zemích vypadá situace jinak - a zatím to nevedlo ke znatelnému úspěchu.
Od konce roku 2000 vyvíjí Francie, zastoupená společnostmi Dassault a Astrium, AKS Aldebaran. Zpočátku se uvažovalo o několika konceptech raket s různými způsoby odpalování a dalšího vývoje se dočkala pouze MLA (Micro Launcher Airborne) - kompaktní raketa se zátěží desítek kilogramů, vhodná pro použití se stíhačkou Rafale.
Design Aldebaran MLA trvá několik let, ale testování ještě nezačalo. Kromě toho zůstává načasování testů i samotná budoucnost projektu.
Zajímavý koncept AKC navrhla americká společnost Generation Orbit. Jeho projekt GOLauncher-1 / X-60A počítá s výstavbou jednostupňové rakety na kapalné palivo vhodné pro zavěšení pod letoun Learjet 35. Musí vyvinout nadzvukovou rychlost a provádět suborbitální lety. V budoucnu je možné získat orbitální schopnosti. X-60A je vnímán jako platforma pro řadu výzkumných projektů.
Na začátku minulého desetiletí získala Generation Orbit podporu Pentagonu. V roce 2014 prototyp rakety X-60A uskutečnil svůj první exportní let pod standardním nosičem. Od té doby nejsou žádné zprávy o zkušebních letech. Vojenské oddělení a dodavatel se pravděpodobně nadále vyvíjejí, ale zatím z jednoho nebo jiného důvodu nemohou zahájit plnohodnotné letové zkoušky.
V naší zemi bylo vyvinuto několik projektů AKC různého druhu; jejich materiály byly opakovaně vystavovány na různých výstavách. Například projekt MAKS navrhl použití letounu An-225 a kosmického letadla s externí palivovou nádrží. Také projekt Air Launch byl vyvinut na základě letounu An-124. Údajně měl nést padací kontejner s raketou Polet. Oba projekty nebylo možné dokončit z řady důvodů.
Vyhlídky na směr
Jak vidíte, v posledních několika desetiletích koncepce vypuštění vzduchu pro let na oběžnou dráhu přitahovala pozornost, což vede k pravidelnému objevování nových projektů. Současně ne veškerý vývoj tohoto druhu dosahuje alespoň testů, nemluvě o plnohodnotném provozu. K dnešnímu dni pouze AKS Pegasus dokázal zajistit pravidelné lety a brzy může LauncherOne vykazovat takový úspěch.
Takové selhání spuštění vzduchu je spojeno s několika objektivními omezeními. Nosnost takových AKS zatím nepřesahuje několik set kilogramů a je přímo úměrná hmotnosti startu rakety, která je zase stanovena v souladu s charakteristikami nosného letadla. Úspora paliva způsobená vypuštěním vzduchu tento problém obecně neřeší.
Systémy vypouštěné vzduchem však mají své výhody. Osvědčují se jako vhodný způsob vstřikování malých nákladů na nízké oběžné dráhy. Nižší nosnost umožňuje rychlejší sběr celého nákladu a kratší čekací doby pro zákazníky. Současně je možné rozdělit relativně nízké náklady na spuštění na větší počet zákazníků. Vývojáři a výrobci miniaturních vesmírných technologií však zatím o stávající AKS neprojevili náležitý zájem.
Zahraniční zkušenosti ukazují, že letecké a kosmické systémy s odpalováním vzduchu mají oproti jiným raketovým a kosmickým technologiím určité výhody a mohou efektivněji řešit individuální problémy. Lze předpokládat, že v budoucnu tato třída technologií nezmizí a dokonce se bude rozvíjet. V důsledku toho se na trhu s kosmickým startem konečně vytvoří nová mezera, která bude zajímat výrobce raket a potenciální zákazníky.
