مشروع SpinLaunch. على قوة الطرد المركزي في الفضاء
تعمل قوى الشركات الخاصة الصغيرة في الولايات المتحدة حاليًا على تطوير خيارات مختلفة لأنظمة تسليم البضائع إلى المدار ، بما في ذلك. مع مبادئ عمل غير عادية. لذلك ، قامت شركة SpinLaunch الناشئة في كاليفورنيا بتطوير "معجل تحت المداري" واختباره باستخدام مبدأ الطرد المركزي لتحميل الحمولة. قبل بضعة أسابيع ، أكمل المصنع التجريبي إطلاقه الأول بنجاح.
تبحث عن بديل
تأسست SpinLaunch (تعني حرفيًا "إطلاق السبين") في عام 2014 في سانيفيل ، كاليفورنيا. منذ البداية ، كانت المهمة الوحيدة للشركة هي تطوير نظام إطلاق فضائي جديد بشكل أساسي يتمتع بمزايا مقارنة بالصواريخ التقليدية وتكنولوجيا الفضاء. بدلاً من الصواريخ والمحركات التي تعمل بالوقود الكيميائي ، يجب أن يستخدم نظام SpinLaunch قوة الطرد المركزي.
على مدى السنوات القليلة المقبلة ، نفذت الشركة أعمال البحث والتطوير اللازمة. تم إنشاء مشاريع تثبيت SpinLaunch التجريبية والحجم الكامل. وقد حصل المتظاهر التكنولوجي ، الذي يتمتع بقدرات محدودة ، على اسمه الخاص معجل Suborbital Accelerator ("المسرع تحت المداري"). وبناءً على ذلك ، يُطلق على النظام كامل الحجم اسم الداعم المداري.
على عكس الشركات الناشئة الأخرى في مجال الفضاء ، لم تركز SpinLaunch كثيرًا على الإعلان. تم تنفيذ الجزء الرئيسي من العمل دون الكثير من الضوضاء وبصوت عالٍ منتظم أخبار. ومع ذلك ، بحلول بداية عام 2020 ، تمكنت من الحصول على دعم مالي من العديد من المستثمرين وحتى المهتمة بالبنتاغون.
2019-20 بدأت SpinLaunch الاستعدادات للاختبارات المستقبلية. على وجه الخصوص ، انتقل المقر الرئيسي للشركة الناشئة إلى لونج بيتش ، وتم تأجير مساحة الميناء الفضائي في سبيسبورت أمريكا للأحداث العملية. المكسيك جديدة. حتى الآن ، تم بناء قاذفة تجريبية هناك. في 22 أكتوبر ، أجريت أولى اختباراتها مع الإطلاق الناجح لمحاكاة الصواريخ.
مبدأ الطرد المركزي
مبدأ تشغيل تثبيت SpinLaunch بسيط للغاية ، لكن تنفيذه معقد للغاية من الناحية الفنية. في الوقت نفسه ، يسمح الحل الناجح لمشاكل التصميم بالحصول على مزايا معينة ذات طبيعة تقنية وطاقة وحتى بيئية.
العنصر الرئيسي والأكبر في تركيب SpinLaunch هو غرفة فراغ أسطوانية. يوجد داخلها جهاز طرد مركزي لتشتيت الحمولة ، وفي الخارج ، يتم توفير أنبوب توجيه مماسي ، يتم إغلاق الطرف العلوي منه بإحكام بغشاء. يحتوي المجمع أيضًا على جهاز دعم ومحركات كهربائية للطرد المركزي ووحدة ضخ وما إلى ذلك. اعتمادًا على المدار المطلوب ، يمكن تركيب حجرة الأنبوب عموديًا وبزاوية.
يوجد داخل الحجرة جهاز طرد مركزي يحمل صاروخًا به حمولة. أثناء الإطلاق ، يجب أن تكتسب السرعة المحسوبة ، مما يمنح الصاروخ الطاقة الحركية المطلوبة. ثم ، في وقت معين ، يتم إطلاق الصاروخ ، ويدخل في أنبوب التوجيه ويترك التثبيت من خلاله ، ويخترق الغشاء.
SpinLaunch لديه قاذفة خاصة. هذا منتج صغير الحجم قابل لإعادة الاستخدام من مرحلتين يحتوي على حجرة حمولة ونظام دفع محدود القدرة. ستصل القدرة الاستيعابية لمثل هذا الصاروخ إلى 400 رطل (181 كجم) للمدار الأرضي المنخفض.
وفقًا للمطورين ، يجب أن "يسترخي" المشغل بالحجم الكامل ويخرج صاروخًا بسرعة تزيد عن 2200 م / ث. بسبب الطاقة المتراكمة ، ستكون قادرة على الارتفاع إلى أكثر من 60 كم في الدقيقة ، حيث ستطلق محركها الخاص لمزيد من الطيران في المدار. بعد إزالة الحمولة ، يجب أن يعود الصاروخ إلى الأرض للتحضير للإطلاق التالي.
على مستويات مختلفة
حتى الآن ، قامت SpinLaunch ببناء نموذج أولي لمسرع شبه مداري وبدأت في اختباره. هذا المجمع يبلغ ارتفاعه الإجمالي تقريبًا. 50 م ويوفر إطلاق صاروخ عموديًا لأعلى. لإجراء التجارب ، نسخة مصغرة من الصاروخ بطول تقريبي. 3 أمتار ليس بها محرك ، وتكون الحمولة على شكل معدات تحكم.
تم الإطلاق الأول من المصنع التجريبي في 22 أكتوبر. باستخدام 20٪ من قوتها المقدرة ، دفعت منصة الإطلاق الصاروخ إلى سرعة "آلاف الأميال في الساعة" ، مما دفعه إلى ارتفاع "عشرات الآلاف من الأقدام". في الوقت نفسه ، لم يتم استدعاء الخصائص الدقيقة للإطلاق والطيران.
في الأشهر المقبلة ، تخطط شركة التطوير لمواصلة اختبار "المعزز شبه المداري". ومن المقرر إجراء ما يصل إلى 30 عملية إطلاق شبه مدارية لاختبار جميع الأنظمة. ثم يمكن الانتقال إلى عمليات الإطلاق المدارية - إذا سمحت الخصائص الحقيقية للنظام بذلك.
في المستقبل ، ستكمل الشركة التطوير والبدء في بناء "مسرع" بالحجم الكامل. سيكون حجمه حوالي ثلاثة أضعاف حجم النموذج الأولي ويظهر الأداء المقابل. من المتوقع أن يكون هذا الإصدار من SpinLaunch قادرًا على إطلاق حمولة حقيقية في المدارات وسيكون قادرًا على دخول سوق خدمات الإطلاق.
مزايا وعيوب
وفقًا للحسابات ، التي تم تأكيدها جزئيًا بالفعل عن طريق الاختبارات ، فإن نظام الإطلاق بالطرد المركزي له بعض المزايا على أنظمة الصواريخ والفضاء التقليدية. ومع ذلك ، هناك أيضًا أوجه قصور مميزة ، تبين أن التغلب عليها مهمة صعبة للغاية.
أولاً وقبل كل شيء ، الميزة المحسوبة لـ SpinLaunch هي الفعالية من حيث التكلفة وكفاءة الطاقة. على عكس مركبة الإطلاق ، يعمل جهاز الطرد المركزي على تسريع الحمولة الصافية بسلاسة وبمساعدة محرك كهربائي اقتصادي. وفقًا لذلك ، يتطلب التسارع والإقلاع طاقة أقل. وفقًا للحسابات ، يسمح هذا الإطلاق بتخفيض أربعة أضعاف في كمية الوقود اللازمة لمزيد من الصعود إلى المدار.
من المزايا المهمة لـ SpinLaunch السهولة النسبية للتحضير للإطلاق. من المتوقع أن يكون مثل هذا النظام قادرًا على تنفيذ عدة عمليات إطلاق في اليوم مع حد أدنى من الفاصل الزمني. سيكون للإنتاجية العالية تأثير ملحوظ على الأداء الاقتصادي.
كما تمت الإشارة إلى السمات البيئية للمشروع. لذلك ، سيقوم النظام بأداء العمل الرئيسي بمساعدة الكهرباء ، والتي يمكن أن تكون ذات أصل "نظيف". في حالة وجود صاروخ بمحرك ، يتم إنتاج منتجات الاحتراق بالحد الأدنى المطلوب ولا تنبعث إلا في الطبقات العليا من الغلاف الجوي ، حيث تشكل الحد الأدنى من الخطر على البيئة.
تدعي شركة التطوير أن الحلول التقنية الجديدة يمكن أن تقلل بشكل كبير من تكلفة الإطلاق مقارنة بمركبات الإطلاق التقليدية. وفقًا للحسابات ، يمكن زيادة هذه المعلمة إلى 500 دولار لكل عملية إطلاق ، أي أقل من 3 دولار لكل 1 كجم من الحمولة. ستجذب هذه التكلفة المنخفضة بالتأكيد انتباه العملاء وتساهم في زيادة عدد عمليات الإطلاق ، مما سيساعد أيضًا في خفض الأسعار.
ومع ذلك ، من أجل تحقيق هذه الأهداف ، يجب التغلب على العديد من التحديات الهامة. بادئ ذي بدء ، هذا هو التعقيد الكلي للتصميم. إن بناء غرفة تفريغ بقطر عشرات الأمتار ليس بالمهمة السهلة. في الوقت نفسه ، يعد أداء وموثوقية هذه الوحدة أمرًا بالغ الأهمية لنظام الإطلاق بأكمله. أي صدع وخرق للفراغ يمكن أن يكون له عواقب وخيمة.
العيب الثاني للنظام والمفهوم ككل هو محدودية قدرات الطاقة. حتى نظام SpinLaunch بالحجم الكامل سيكون قادرًا على إرسال أقل من 200 كجم إلى مدارات منخفضة ، مما سيحد بشكل خطير من نطاق الأحمال والعملاء المحتملين. بالإضافة إلى ذلك ، لا توجد فرص للتوسع فعليًا. ترتبط الزيادة في حمل الإخراج بزيادة حجم المشغل ، والذي تبين بالفعل أنه كبير ومعقد بشكل مفرط.
في مرحلة الاختبار
على ما يبدو ، فإن مطوري نظام SpinLaunch يدركون جيدًا جميع نقاط القوة والضعف في مشروعهم. بالحديث عن ذلك ، فهم يركزون على المزايا ، بينما يحاولون التعامل مع أوجه القصور "في الوضع المغلق". ما مدى نجاح هذا العمل وما إذا كان من الممكن الحصول على النسبة المثلى لجميع الخصائص - ستظهر الاختبارات.
تم الإطلاق الأول لـ "صاروخ" مبسط بمعدات اختبار قبل أسابيع قليلة ، ولن تتوقف الاختبارات عند هذا الحد. تقريبا. 30 عملية إطلاق بمهام مختلفة. ووفقًا لنتائج هذه الأنشطة ، سيتم تحديد سبل مواصلة تطوير المشروع. بالطبع ، إذا كان المصنع التجريبي يؤكد خصائص التصميم ويظهر الجدوى العامة للمشروع.
معلومات