منذ مطلع القرن ، تغير استكشاف الفضاء بشكل كبير بفضل الارتفاع غير المسبوق في الفضاء التجاري (المعروف أيضًا باسم NewSpace). بهدف الاستفادة من التقنيات الجديدة وخفض تكاليف إطلاق الحمولات في الفضاء ، يتم طرح بعض الأفكار المبتكرة والجديدة حقًا. يتضمن ذلك فكرة استخدام البالونات لحمل الصواريخ على ارتفاعات عالية جدًا ، ثم إطلاق الحمولات إلى المدارات المرغوبة.
يُعرف هذا المفهوم أيضًا باسم 'Rockoons' ليو ايروسبيس نظام الإطلاق المستقل بالكامل والقابل لإعادة الاستخدام بالكامل - والذي يتكون من منطاد (منطاد) ومنصة إطلاق صواريخ. مع عمليات الإطلاق التجارية الأولى المقرر إجراؤها في العام المقبل ، تخطط الشركة لاستخدام هذا النظام لتوفير خدمات الإطلاق المنتظمة لسوق الأقمار الصناعية الصغيرة (المعروف أيضًا باسم CubeSat) في السنوات القادمة.
يعد مفهوم Rockoon واحدًا من العديد من أنظمة الإطلاق الجوي التي تم التحقيق فيها والتحقق من صحتها منذ عصر الفضاء بدأ. على عكس الصواريخ التقليدية ، التي تعتمد على كميات هائلة من الوقود الدافع لتحقيق سرعة الهروب وإرسال الحمولات إلى المدار ، تعتمد أنظمة الإطلاق الجوي على طريقة فعالة من حيث التكلفة نسبيًا لنقل الحمولة إلى ارتفاعات عالية حيث يمكن إرسالها بعد ذلك إلى الأرض المنخفضة المدار (LEO).
إطلاق صاروخ LauncherOne من طائرة نفاثة. الائتمان: فيرجن أوربت
هذا يقلل من كمية الوقود اللازم ولكنه يتضمن أيضًا إطلاق صاروخ من ارتفاعات حيث تكون مقاومة الهواء أقل وتحتاج إلى قوة أقل للهروب من جاذبية الأرض. كل هذا يسمح باستخدام مركبات إطلاق أصغر حجمًا وأخف وزنًا ، مما يؤدي إلى انخفاض التكاليف بشكل كبير. هذه الطريقة فعالة بشكل خاص عندما يتعلق الأمر بالحمولات الصغيرة مثل السواتل الصغيرة ، والتي أصبحت أكثر شيوعًا.
اليوم ، تتضمن معظم أنظمة الإطلاق الجوي التي يتم متابعتها طائرات تجلب صواريخ أو مركبات فضائية بمحركات صاروخية لإطلاق ارتفاعات - مثل Virgin Galactic سبيس شيب تو ، فيرجن أوربت قاذفة واحدة ، أو ال ستراتولونش ناقل جوي. ومع ذلك ، اختارت شركة Leo Aerospace ومقرها لوس أنجلوس التحقيق في الطريقة الصالحة أيضًا للاعتماد على منصة أخف من الهواء (LTA) لنقل الحمولات إلى الفضاء.
كما قال Dane Rudy ، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Leo Aerospace ، لـ Universe Today عبر البريد الإلكتروني:
'من منظور فيزيائي من الدرجة الأولى ، يعد إطلاق البالون حلاً أنيقًا للغاية لتوفير إطلاق فعال وفعال من حيث التكلفة للحمولات الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك ، تقلل هذه البنية بشكل كبير من حجم البنية التحتية للإطلاق المطلوبة ، مما يتيح حلاً متنقلًا بالكامل. '
المكونات المركزية لنظام الإطلاق هذا هي Regulus Orbital منصة الإطلاق و صاروخ مداري . توفر منصة Regulus تحكمًا ذاتيًا في الطيران من خلال سلسلة من الشعلات (التي تضمن بقاء الأروستات طافيًا) ونظام التحكم الدوراني للدفاعات ثنائية الاتجاه ، وكلها مثبتة على جسم معزول مكون من مادة مركبة.
انطباع الفنان عن منصة الإطلاق Regulus Orbital. الائتمان: ليو ايروسبيس
وفي الوقت نفسه ، فإن Orbital Rocket عبارة عن مركبة إطلاق مصغرة من ثلاث مراحل يتم توصيلها بالمنصة عبر مشغل وقضيب إطلاق. بمجرد أن يصل الصاروخ إلى ارتفاع انتشار يبلغ 18000 متر (60.000 قدم) ، سيطلق الصاروخ ويحمل الحمولة إلى مداره المطلوب. بحسب الشركة ملامح المهمة الصفحة ، سيكون النظام قادرًا على إجراء أنواع متعددة من عمليات التسليم على ارتفاعات مختلفة.
قال رودي: 'إن تكلفة تطوير وإنتاج نظام البالون أقل بكثير من تكلفة استخدام طائرة'. 'مقارنة بأنظمة البالون الأخرى التي تستخدم غاز الرفع ، فإن هندسة الهواء الساخن لدينا قابلة لإعادة الاستخدام بشكل كامل وسريع. يمكننا إجراء العشرات من عمليات الإطلاق بنظام واحد قبل الحاجة إلى عمليات التجديد '.
وستتراوح هذه من المهمات شبه المدارية - حيث يتم إرسال الحمولات إلى ارتفاعات تزيد عن 100 كيلومتر (62 ميل) - إلى المهمات المدارية ، حيث سيتم إرسال CubeSats إلى مدار متزامن مع الشمس (SSO) لمسافة 550 كم (340 ميل). الاحتمال الآخر الذي من المؤكد أنهم سيذكرونه يتضمن تسليم المساعدات الإنسانية أو معدات الاتصالات في حالات الطوارئ إلى المناطق النائية التي يتعذر الوصول إليها بواسطة الطائرات ذات الأجنحة الثابتة أو الطائرات بدون طيار أو المركبات الجوية الأخرى.
تخطط الشركة أيضًا لدمج الطائرات الشراعية والطائرات بدون طيار التي يمكن نشرها من أجهزة التنفس الخاصة بها ، وبالتالي تقديم ملفات تعريف مهمة أخرى - مثل مراقبة الطائرات بدون طيار والتجارب العلمية وخدمات الاتصالات. بالإضافة إلى كونه وسيلة أكثر فعالية من حيث التكلفة لوضع حمولات صغيرة في المدار ، فإن نظام الإطلاق يتمتع أيضًا بميزة كونه مضغوطًا للغاية.
انطباع الفنان عن صاروخ الإطلاق Regulus Orbital. الائتمان: ليو ايروسبيس
لهذا السبب ، يمكن وضع الصاروخ والمطار والآلات اللازمة لتضخيمه في حاوية شحن قياسية ، وتحميلها على نصف شاحنة ، ثم شحنها إلى أي مكان تريده. تعمل كابينة المقطورة أيضًا كمحطة اتصالات أولية للإطلاق. هذا المستوى من التنقل والمرونة هو أحد الخصائص التي يمكن أن تجعل منصات الطيران فعالة في تقديم خدمات الإغاثة والإغاثة في حالات الطوارئ. كما قال رودي:
'لقد بدأنا في الكشف عن العديد من حالات الاستخدام المختلفة لمنصة الأيروستات المستقلة والقابلة لإعادة الاستخدام التي نعمل على تطويرها. إنها متحركة تمامًا وتتناسب مع حاوية الشحن القياسية ، مما يسهل نقلها وتخزينها. بالإضافة إلى ذلك ، فهي سهلة التشغيل وقوية بشكل لا يصدق. على عكس رفع بالونات الغاز ، لا يزال بإمكان نظامنا العمل بفتحة بحجم السيارة في مادة البالون. المتعاونون معنا متحمسون للاستفادة من هذه القدرات لنشر مجموعات أجهزة الاستشعار بسرعة في مناطق الكوارث بعد الإعصار أو توفير إمدادات الإغاثة في حالات الطوارئ في الأماكن التي يصعب الوصول إليها. لقد كان من المذهل العمل مع مجموعات مثل فضاء الجيش وفرع تجارب الارتفاعات العالية لتحديد مثل هذه المجموعة من حالات المشكلات وحلها '.
كل هذا يضع شركات مثل Leo Aerospace ، وغيرها من الشركات التي تسعى وراء مفاهيم أخف من الهواء ، في وضع جيد للاستفادة من النمو في سوق الأقمار الصناعية. بين انتشار السواتل الصغيرة (المعروفة أيضًا باسم CubeSats) وظهور خدمات إطلاق الحمولة الخفيفة (مثل Rocketlab و Virgin Orbit) ، من المتوقع أن ينفجر هذا السوق في السنوات القادمة.
ومع ذلك ، فإن ما يميز Leo Aerospace هو الطريقة التي يركزون بها على توصيل الأقمار الصناعية التي يقل وزنها عن 25 كجم (55 رطلاً). كما أوضح رودي ، لا يوجد حل مخصص حتى الآن للأقمار الصناعية الدقيقة التي تقع ضمن هذا النطاق. عادةً ما تُجبر CubeSats على 'مشاركة الرحلة' على صواريخ الإطلاق ، حيث تشغل مساحة خالية جنبًا إلى جنب مع الحمولات الثقيلة.
كابينة مقطورة Leo Aerospace مثبتة على نصف شاحنة. الائتمان: ليو ايروسبيس
هذا أمر يأمل رودي وزملاؤه في علاجه:
'هذا أمر مثير للدهشة للغاية بالنظر إلى أنه من المتوقع أن تقع نصف جميع الأقمار الصناعية تقريبًا في السنوات العشر القادمة ضمن هذا الجزء. لقد عملنا بجد للحصول على ميزة المحرك الأول في فئة 25 كجم والحفاظ عليها. لقد أجرينا أكثر العمليات والاختبارات شمولاً لسيارتنا. بالإضافة إلى ذلك ، نحن الأبعد في العمل التنظيمي من خلال علاقتنا الوثيقة مع FAA والعضوية النشطة في اتحاد رحلات الفضاء التجارية. أخيرًا ، تم تصميم نظامنا لتوفير الإطلاق المخصص الذي يحتاجه عملاؤنا ، وبوتيرة عالية بما يكفي لتلبية الطلب الهائل '.
بحلول نهاية عام 2018 ، كانت الشركة قد أكملت بنجاح حملة اختبار إطلاق وتأمين التمويل من خلال مؤسسة العلوم الوطنية وشركة رأس المال الاستثماري. في عام 2020 ، يأملون في تأهيل منصتهم بشكل كامل من خلال إجراء أول رحلة لهم ، والتي ستتبعها عمليات تجارية وربما عقود مع وكالة ناسا.
ستكون هذه العمليات التجارية بمثابة دخولنا إلى 2.6 مليار دولار خدمات منصة عالية الارتفاع قال رودي: 'سوق يضم مجموعة من العملاء المدنيين والدفاعيين والتجاريين'. 'لقد عملنا مع NASA JPL لاستكشاف العديد من حالات الاستخدام المختلفة. أحد الأمثلة هو حمل مركبات دخول المريخ إلى الغلاف الجوي العلوي هنا على الأرض وإسقاطها لجمع البيانات واختبار الأداء الديناميكي الهوائي. '
منذ بداياته المتواضعة ، كان التسويق التجاري واسع النطاق للفضاء يتقدم على قدم وساق في السنوات الأخيرة. بين انخفاض تكاليف الإطلاق ، وتطوير حمولات أصغر ، وظهور مزودي الإطلاق التجاريين الذين يمكنهم استيعاب حمولات أصغر ، من المحتمل أن يصبح المدار الأرضي المنخفض (LEO) مكانًا مزدحمًا للغاية في المستقبل القريب!
قراءة متعمقة: ليو ايروسبيس