对于当今向轨道提供发射服务的商业航天公司来说,游戏的名称很简单:“做得更便宜”。为了降低向太空发射有效载荷的成本并鼓励低地球轨道 (LEO) 的商业化,企业家们转向了从可重复使用的火箭和 3D 打印到空中运载火箭和高空气球的一切。然而,有一个概念确实看起来像这个世界上的东西!
这个概念被称为质量加速器,一种替代化学火箭的动能太空发射系统。在 最近的新闻 , 商业航天公司 旋转启动 进行了首次发射测试 亚轨道加速器 首次。此次垂直测试的成功是创建公司提议的轨道发射系统 (OLS) 的关键垫脚石,该系统将很快进行常规有效载荷发射。
2018 年,《今日宇宙》报道了 SpinLaunch 及其首席执行官乔纳森·亚尼 (Jonathan Yaney) 走出“隐身模式” ”,并正在寻求 A 轮融资。经过 2019年 之后,该公司在美国太空港的测试设施破土动工,随后建造了亚轨道加速器。亚轨道加速器的直径为 33 米(108 英尺),是世界上同类仪器中最高的,建造成本约为 3800 万美元。
艺术家对 SpinLaunch 动力发射系统内部及其长而暗的系绳的渲染。信用:旋转启动
该系统是目前正在开发的 OLS 系统的三分之一比例模型,依赖于相同的组件。与 OLS 一样,亚轨道加速器使用真空密封离心机来旋转火箭,然后以高达 8,000 公里/小时(5,000 英里/小时)的速度将其弹射到太空。旋转动能来自太阳能和风能提供的地面电力(这将消除火箭发射的碳足迹)。
一旦火箭到达大约 61,000 米(200,000 英尺)的高度,火箭就会点燃发动机以达到 28,200 公里/小时(17,500 英里/小时)的速度并到达近地轨道 (LEO)。如果成功,该系统将大大降低向太空发送有效载荷的相关成本和能源,同时增加发射频率。据预测,OLS 将把发射单个空间的成本降低 20 倍(不到 500,000 美元)。
自 1960 年代以来,美国宇航局一直在探索将这项技术作为火箭发射的替代方案。虽然它从未被使用过,但 NASA 一直通过马歇尔太空飞行中心和肯尼迪航天中心继续开发这项技术。在这里,工程师们一直在研究诸如 磁悬浮 (MagLev) 系统 在电气化轨道上使用超燃冲压发动机水平发射航天飞机。
SpinLaunch 测试于 10 月 22 日进行nd,2021 年,亚轨道加速器(一种技术演示器)在公司的飞行测试设施上启动——位于 美国太空港 在新墨西哥州的沙漠中。在这次测试中,亚轨道加速器的功率高达其总容量的 20%,据报道,它向“数万英尺”的高度发射了 3 米(10 英尺)的被动弹丸(见下面的视频)。
美国太空港执行董事斯科特麦克劳克林在现场见证了成功的试射。正如他所引述的那样 国际航空航天测试 :
“在短短两年多的时间里,即使遇到了 Covid-19 的困难,SpinLaunch 还是能够使他们的站点栩栩如生,并进行了首次高空操作发射。我们为他们感到高兴,并期待他们在未来几年成为新墨西哥州不断发展的航空航天生态系统的重要贡献者。”
在进行首次测试后,SpinLaunch 将继续开发其全尺寸加速器,该加速器的直径为 100 米(328 英尺),能够发射 20 至 200 公斤范围(44 至440 磅)。他们设想的有效载荷类型包括各种卫星、天基太阳能电池阵列和电力推进模块。
该公司已经测试了其高重力反作用轮 - 其中包括 12m(~40 英尺)变体 - 具有多种类型的有效载荷和 报道 即使“未经改装的智能手机、运动相机和望远镜镜头也能完好无损地幸存下来”。与此同时,该公司还在研究如何“加固”卫星以适应与动力发射相关的高重力条件。正如他们所说的 网站 :
“SpinLaunch 正在设计各种高效的卫星底盘,与为传统发射环境设计的底盘相比,其质量增加不超过 10%。针对高重力环境优化的卫星结构很容易通过有限元建模进行分析,其预测与现实世界的测试密切匹配,从而实现快速迭代和开发。最终结果是一系列结构组件随时可用,对质量或成本几乎没有影响。”
在不到十年的时间里,商业航天部门大大增加了进入太空的机会。这一切的关键是利用新技术和创新,以便可以回收和重复使用助推器,可以缩小卫星,并可以利用新型航天器和发射方法。展望未来十年,由于发动机技术、推进剂和材料科学的进一步突破,我们在太空中的存在将呈指数级增长。
甚至有一天,化学火箭不再需要进入太空,尽管它们可能仍然有用。具有讽刺意味的是,太空的未来可能依赖于动力学和其他不归结为火箭方程的发射方法,而火箭方程正是让我们首先进入太空的东西!但这一直是火箭助推器的本质。它们是传递机制,并不打算在我们脱离地球后陪伴我们。