ДХ-1 (ракета)

DH -1 для вывода на орбиту, предложенная примерно в 2005 году Это концепция многоразовой двухступенчатой ​​ракеты в книге «Ракетная компания» Патрика Дж. Г. Стиеннона, Дэвида М. Хорра, Дуга Биркхолца ( AIAA , 2005). Концепция описана в патенте США № 5568901, срок действия которого истек. DH-1 так и не был построен, и его производственная компания AM&M также является вымышленной. В книге освещены и решены многие проблемы создания дешевого многоразового автомобиля с помощью конструкции DH-1.

«Ракетная компания» — это художественное произведение, но наука , инженерия и политика, лежащие в основе конструкции DH-1, описываются как весьма осуществимые. Дизайн примечателен в том, что он пытается избежать новых или несуществующих чудесных технологий, полагаться на человеческое, а не компьютерное управление, учитывать возможную экономику очень маленькой грузоподъемности в 5000 фунтов (2300 кг) ( включая пилота), использовать всплывающий профиль запуска первой ступени, рекламировать транспортное средство для «доступа в космос», а не для «доставки грузов», и предлагать бизнес-план, целью которого является продажа самих транспортных средств DH-1, а не места для полезной нагрузки при запуске компании. автомобиль, как это в настоящее время является нормой.

Первый этап

Первая ступень имеет цилиндрическую форму, ширину 25 футов (7,6 м) и высоту 30 футов (9,1 м). Он имеет пустой вес 40 000 фунтов (18 000 кг), несет 168 000 фунтов (76 000 кг) метана и кислорода, а полную взлетную массу (GLOW) 209 000 фунтов (95 000 кг), включая вторую ступень. Он оснащен пятью маршевыми двигателями RL-60 и четырьмя маршевыми двигателями RL-10 , а также четырьмя малыми реактивными посадочными двигателями, все модифицированы для сжигания метана. При запуске он устанавливается на четырех внутренних пусковых рельсах, оснащенных пневматическими амортизаторами, а не крепится к пусковой раме с помощью разрывных болтов. Разрешение DH-1 подняться, как только тяга превысит вес, позволяет избежать внезапных ударных нагрузок и позволяет ему вернуться на стартовую раму в случае критического отказа двигателя на первых нескольких метрах полета.

Полёт функционально аналогичен DC-X . При запуске все 9 ракет запускаются до тех пор, пока DH-1 не достигнет высоты 100 000 футов (~ 30 км). В этот момент РЛ-60 выключаются, а маршевые двигатели толкают ракету на высоту 200 000 футов (~ 60 км), где происходит разделение. Профиль полета первой ступени почти полностью вертикальный, с небольшим боковым движением, позволяющим удерживаться над зоной запуска/посадки. Затем первая ступень возвращается на стартовую площадку, испытывая нагрев при входе в атмосферу, примерно сравнимый с SR-71, выпуская тормозной парашют на высоте 120 000 футов, замедляясь и приземляясь с 30-секундным запасом топлива в реактивных двигателях.

Второй этап

Вторая ступень имеет форму конуса, ширину 20 футов (6,1 м), высоту 44 фута (13 м) и угол конуса 11,5 градусов. Он имеет пустой вес 17 000 фунтов (7 700 кг), несет 82 000 фунтов (37 000 кг) водорода и кислорода и полную массу 99 000 фунтов (45 000 кг) при разделении. Он оснащен двумя РЛ-60 и небольшой системой RCS. На высоте ступени воздух настолько разрежен, что двигатели можно оптимизировать под вакуум без потери производительности. Межбаковый отсек выполняет одновременно полетную и грузовую кабину. Электроэнергия обеспечивается батареями и полосой солнечных батарей, расположенных вокруг верхней части кабины. Вход в атмосферу осуществляется сначала базой и защищен транспирационным тепловым экраном , после чего раскрывается парафойл и верхняя ступень скользит вниз в горизонтальном положении и приземляется на трех опорах; два выходили из основания и один из носового обтекателя.

Операции, подобные авиационным

Очень желанной целью космических запусков является возможность выводить материалы и людей на орбиту с той же надежностью и сравнительной стоимостью, что и коммерческий воздушный транспорт. Что касается транспортных средств многоразового использования, то хотелось бы создать транспортное средство, которое будет работать как самолет, и которое можно будет повторно использовать, только заправив его топливом. Компания Rocket Company идет еще дальше и предлагает продавать автомобили как коммерческие автомобили по тем же правилам экспорта, что и Боинг 747.

После приобретения DH-1 будет работать как специализированный самолет, который можно будет использовать так часто или так редко, как пожелает заказчик, подобно SR-71, Air Force One или БПЛА. Заказчик будет покупать не столько возможность запуска спутников, сколько полную космическую программу менее чем за 400 миллионов долларов (включая оборудование и DH-1) и ежегодную стоимость менее 100 миллионов долларов.

Надежность

Ракета RL-60 представляет собой детандер замкнутого цикла и представляет собой увеличенную версию RL-10, одного из самых надежных двигателей, когда-либо созданных. Хотя этот тип двигателя не способен генерировать такую ​​​​же мощность, как SSME, он гораздо менее сложен и гораздо более надежен. Двигателям с расширительным циклом не нужны компьютерные контроллеры, чтобы просто функционировать. Топливо, выходящее из системы охлаждения колпака двигателя, также ненамного горячее комнатной температуры и, следовательно, не причиняет такого большого ущерба, как горелки предварительного сгорания .

Современные технологии материалов не позволяют построить одноступенчатый корабль, который сможет выйти на орбиту, нести полезную нагрузку и вернуться на Землю в состоянии для повторного запуска. DH-1 решает эту проблему, разделяя задачу между двумя этапами, позволяя безопасно работать в известных пределах материала и известных методах работы. Таким образом, автомобиль типа DH-1 может быть спроектирован с учетом надежности и безопасности, а не абсолютной производительности за счет этих критериев.

Финансовые соображения

При ориентировочной стоимости производства в 65 миллионов долларов и цене продажи в 250 миллионов долларов, затраты на разработку в размере ~ 3 миллиардов долларов могут быть оплачены примерно за 20 продаж. Затраты на запуск оценивались от 1 миллиона долларов (частый запуск) до 100 миллионов долларов (один раз в год) в зависимости от того, как часто эксплуатировался аппарат, при этом стартовые мощности стоили 100 миллионов долларов и помещались внутри круга диаметром 1 миля. В The Rocket Company утверждают, что в глобальном масштабе такие продажи возможны. В качестве потенциальных клиентов предлагаются НАСА, ВВС США, страны НАТО, такие как Великобритания, Франция, Германия и Япония, а также частные фирмы, такие как Virgin Galactic или Bigelow Aerospace.

The Rocket Company утверждает, что, поскольку на открытом рынке конкурирует ряд надежных автомобилей, цена в конечном итоге должна упасть почти до фактической стоимости запуска, составляющей менее 200 долларов за фунт.

За пределами Льва

Разгонный блок предназначен для работы в космосе и дозаправки там. При наличии космической станции для хранения топлива орбитальный DH-1 мог бы дозаправляться после 17 запусков. Соединение двух таких заправленных ступеней нос к носу позволит доставить ~ 35 000 фунтов (16 тонн) на поверхность Луны, поверхность Марса или на геостационарную орбиту и вернуться на станцию. Из-за потребностей в топливе стоимость этих мест в 6 раз превышает стоимость LEO.

Предлагались также варианты с удлиненной кабиной и откидной носовой частью. Первый может быть оборудован на орбите для перевозки людей с относительным комфортом во время длительных полетов, а второй может использоваться для перевозки громоздких грузов, которые не проходят через обычный грузовой люк. Для межпланетных полетов в книге предлагалось использовать один RL-60, модифицированный для работы на метане, который был оснащен удлинителем колокола двигателя, который можно было снимать для обеспечения аэродинамического торможения.