Siden århundreskiftet har romutforskningen endret seg dramatisk takket være den enestående økningen av kommersielt romfart (aka. NewSpace). Med målet om å utnytte nye teknologier og senke kostnadene ved å lansere nyttelast ut i verdensrommet, blir noen virkelig innovative og nye ideer presentert. Dette inkluderer ideen om å bruke ballonger til å frakte raketter til veldig høye høyder, og deretter skyte nyttelastene til de ønskede banene.
Dette konseptet er også kjent som "Rockoons", og har informert Leo Aerospace sitt full-autonome og fullt gjenbrukbare oppskytingssystem - som består av en høyhøyde-aerostat (ballong) og en rakettoppskytingsplattform. Med de første kommersielle lanseringene som planlegges for neste år, planlegger selskapet å bruke dette systemet for å tilby vanlige lanseringstjenester til mikrosatellittmarkedet (aka. CubeSat) de kommende årene.
Konseptet med Rockoon er et av mange luftoppskytingssystemer som har blitt undersøkt og validert siden romalderen begynte. I motsetning til konvensjonelle raketter, som er avhengige av enorme mengder drivmiddel for å oppnå rømningshastighet og sende nyttelast til bane, er luftutskytingssystemer avhengige av den relativt kostnadseffektive metoden for å transportere en nyttelast til stor høyde der den deretter kan sendes til lav jord Orbit (LEO).
Dette reduserer mengden drivmiddel som trengs, men innebærer også utskyting av en rakett fra høyder der luftmotstanden er lavere og mindre kraft er nødvendig for å unnslippe jordens tyngdekraft. Alt dette gjør det mulig å bruke mye mindre og lettere utskytningsbiler, noe som fører til betydelig reduserte kostnader. Denne metoden er spesielt effektiv når det gjelder små nyttelaster som mikrosatellitter, som blir desto mer vanlig.
I dag involverer de fleste luftoppskytingssystemer som blir fulgt med fly som bringer raketter eller romfartøyer med rakettmotorer for å sjøsette høyder - som Virgin Galactic's SpaceShipTwo, Virgin Orbit's LauncherOne eller Stratolaunch-luftfartsselskapet. Imidlertid valgte det Los Angeles-baserte Leo Aerospace-selskapet å undersøke den like gyldige metoden for å stole på en lettere enn luft (LTA) plattform for å få nyttelast til verdensrommet.
Som Dane Rudy, medgründer og administrerende direktør i Leo Aerospace, fortalte Space Magazine via e-post:
"Fra et første ordens fysikkperspektiv er ballongoppskyting en veldig elegant løsning for å gi en effektiv og kostnadseffektiv lansering for små nyttelast. I tillegg reduserer denne arkitekturen dramatisk mengden lanseringsinfrastruktur som kreves, noe som muliggjør en fullstendig mobil løsning. "
De sentrale komponentene i dette lanseringssystemet er lanseringsplattformen Regulus Orbital og Orbital Rocket. Regulus-plattformen gir autonom flykontroll gjennom en serie brennere (som sikrer at aerostaten forblir flytende) og et rotasjonsstyringssystem av bipropellante skyvemaskiner, som alle er montert på et isolert legeme sammensatt av sammensatt materiale.
I mellomtiden er Orbital Rocket et miniatyr tretrinns utskytningsbil som er festet til plattformen via en aktuator og en utskytningsskinne. Når aerostat har nådd en utsettingshøyde på 18 000 meter, vil raketten starte og føre nyttelasten til ønsket bane. I henhold til selskapets side om misjonsprofiler vil systemet kunne utføre flere typer leveranser til forskjellige høyder.
"Utviklings- og produksjonskostnadene for et ballonsystem er størrelsesordrer mindre enn å bruke et fly," sa Rudy. "Sammenlignet med andre ballonsystemer som bruker løftegass, er varmluftsarkitekturen fullstendig og raskt gjenbrukbar. Vi kan gjennomføre dusinvis av lanseringer med et enkelt system før det kreves oppussing. ”
Disse vil variere fra suborbital oppdrag - der nyttelast sendes til høyder over 100 km (62 mi) - til orbitale oppdrag, hvor CubeSats vil bli sendt til sol-synkron bane (SSO) på 550 km (340 mi). En annen mulighet de garantert vil nevne, inkluderer levering av humanitær hjelp eller nødkommunikasjonsutstyr til avsidesliggende regioner som er utilgjengelige for fastvingede fly, droner eller andre luftkjøretøyer.
Selskapet planlegger også å innlemme seilfly og droner som kan distribuere fra deres aerostater, og dermed tilby andre oppdragsprofiler - for eksempel droneovervåking, vitenskapelige eksperimenter og kommunikasjonstjenester. I tillegg til å være et mer kostnadseffektivt middel for å plassere små nyttelaster i bane, har lanseringssystemet også fordelen med å være veldig kompakt.
På grunn av dette kan raketten, aerostat og maskineriet som trengs for å blåse den opp, plasseres i en standard fraktcontainer, lastes på en semitruck og deretter sendes der den er nødvendig. Tilhengerhytten fungerer også som den første kommunikasjonsstasjonen for lanseringen. Dette mobilitetsnivået og fleksibiliteten er en av egenskapene som kan gjøre aerostatplattformer effektive til å levere nødhjelp og avlastningstjenester. Som Rudy sa:
"Vi begynner å avdekke mange forskjellige brukssaker for den gjenbrukbare og autonome aerostatplattformen som vi utvikler. Den er helt mobil og passer inn i en standard fraktcontainer, noe som gjør det enkelt å transportere og lagre. I tillegg er den enkel å betjene og utrolig robust. I motsetning til å løfte gassballonger, kan systemet vårt fortsatt fungere med et hull på størrelse med en bil i ballongmaterialet. Våre samarbeidspartnere er glade for å utnytte disse mulighetene for raskt å distribuere sensorpakker i katastrofeområder etter orkanen eller skaffe nødhjelp forsyninger på steder som er vanskelige å nå. Det har vært utrolig å jobbe med grupper som Army Space og High-Altitude Experimental for å identifisere og løse et slikt spekter av problemstillinger. ”
Alt dette setter selskaper som Leo Aerospace, og andre som driver med lettere enn luftkonsepter, i god stand til å dra nytte av veksten i satellittmarkedet. Mellom spredning av mikrosatellitter (aka. CubeSats) og fremveksten av lette nyttelaststjenester (som Rocketlab og Virgin Orbit), forventes dette markedet å eksplodere i løpet av de kommende årene.
Det som skiller Leo Aerospace er imidlertid måten de er fokusert på å levere satellitter som veier under 25 kg. Som Rudy forklarte, er det ennå ikke en dedikert løsning for mikrosatellitter som faller innenfor dette området. Vanligvis er CubeSats tvunget til å "rideshare" på raketter, der de tar ledig plass sammen med tyngre nyttelast.
Dette er noe Rudy og kollegene håper å avhjelpe:
“Dette er ekstra overraskende gitt at nesten halvparten av alle satellitter i løpet av de neste ti årene er anslått til å falle innenfor dette segmentet. Vi har jobbet hardt for å fange opp og opprettholde en første forflytterfordel i segmentet 25 kg. Vi har utført de mest omfattende operasjoner og tester av kjøretøyet vårt. I tillegg er vi lengst i reguleringsarbeid gjennom vårt nære forhold til FAA og aktivt medlemskap i Commercial Spaceflight Federation. Endelig er systemet vårt skreddersydd for å gi den dedikerte lanseringen som kundene våre trenger, og med en høy nok frekvens til å imøtekomme den utrolige etterspørselen. "
Ved utgangen av 2018 hadde selskapet fullført en lanseringstestkampanje og sikret finansiering gjennom National Science Foundation og et venturekapitalfirma. I 2020 håper de å kunne fullstendig kvalifisere sin plattform ved å gjennomføre sin første flyging, som vil bli fulgt av kommersiell drift og kanskje til og med kontrakter med NASA.
"Disse kommersielle operasjonene vil være vår inntreden i markedet for høydehøyde plattformtjenester på $ 2.6B med en rekke sivile, forsvars- og kommersielle kunder," sa Rudy. "Vi har jobbet med NASA JPL for å utforske flere forskjellige brukssaker. Et eksempel er å frakte kjøretøyer fra mars inn i den øvre atmosfæren her på jorden og slippe dem for å samle inn data og teste aerodynamisk ytelse. ”
Fra sin ydmyke begynnelse har kommersialiseringen av verdensrommet i full skala hatt fremskritt de siste årene. Mellom synkende lanseringskostnader, utvikling av mindre nyttelaster og økningen av kommersielle lanseringsleverandører som har plass til mindre nyttelast, vil sannsynligvis Low Earth Orbit (LEO) bli et veldig travelt sted i nærmeste fremtid!
