الإطلاق الجوي إلى المدار Air launch to Orbit هو طريقة لإطلاق الصواريخ من ارتفاع كبير بواسطة طائرة تقليدية ذات إقلاع أفقي ، لنقل الأقمار الصناعية إلى مدار أرضي منخفض LEO . وهناك تطور متواصل لعمليات الإطلاق الجوي Air Launches للطائرات التجريبية التي بدأت منذ أواخر الأربعينيات. تقدم هذه الطريقة ، عند استخدامها لتنفيذ إدخال مداري لحمولة Orbital Payload Insertion ، مزايا كبيرة عن عمليات الإطلاق التقليدي الرأسية للصواريخ ، خاصة بسبب انخفاض كتلة الصاروخ والدفع Thrust المطلوب وتكلفته.

 

يتم أيضًا تطوير الإطلاق الجوي لاستخدامه في الرحلات الفضائية شبه المدارية Sub-Orbital Spaceflight . في عام 2004 م، فاز فريق Scaled Composites بقيادة بيرت روتان Burt Rutan بجائزة أنصاري إكس Ansari X Prize بقيمة 10 ملايين دولار ، حيث أطلقت المركبة سبيس شيب وان SpaceShipOne من طائرة حاملة تسمي وايت نايت White Knight مصممة لهذا الغرض.

.

المميزات Advantages

 

الميزة الرئيسية لصاروخ يتم إطلاقه بواسطة طائرة تحلق على ارتفاع عالٍ هو أنه لا يحتاج إلى الطيران عبر الغلاف الجوي المنخفض والكثيف ، والذي يتطلب قدرًا كبيرًا من العمل الإضافي وبالتالي كتلة إضافة من الوقود الدافع Propellant للتغلب علي قوي السحب Drag . تؤدي الكثافات العالية عند الارتفاعات المنخفضة إلى قوى سحب Drag Forces أكبر تؤثر على المركبة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم فقدان الدفع Thrust بسبب التمدد المفرط Over-Expansion للعادم عند الضغط المرتفع المحيط بالمركبة وانخفاض التمدد under-expansion عند الضغط المنخفض المحيط بالمركبة ؛ لا يمكن أن يوفر التصميم الهندسي الثابت للفوهة Fixed Nozzle Geometry تمددًا مثاليًا للعادم على النطاق الكامل للضغط المحيط علي طول مسار الرحلة ، وتمثل هذه الطريقة حلاً وسطًا. يمكن تحسين الصواريخ التي يتم إطلاقها من ارتفاعات عالية لتناسب الضغط المحيط المنخفض Lower Ambient Pressure ، وبالتالي تحقيق قوة دفع أكبر خلال نظام التشغيل بأكمله.

 

يتم توفير الوقود لأن الطائرة الحاملة التي تتنفس الهواء ترفع الصاروخ إلى مستوي مرتفع بشكل أكثر كفاءة. لا تتطلب محركات الطائرات تخزين مادة مؤكسدة Oxidizer على متنها ، ويمكنها استخدام الهواء المحيط لإنتاج قوة دفع ، على سبيل المثال بواسطة مراوح دفع توربينية Turbofan .

 

تسمح هذه الطريقة لنظام الإطلاق بتوفير كمية كبيرة من الكتلة التي كانت ستُخصص للوقود ، مما يقلل الحجم الكلي. يمكن بعد ذلك استغلال جزء أكبر من كتلة الصاروخ للحمولة ، مما يقلل من تكاليف إطلاق الحمولة. من الممكن أيضًا الاستفادة من أنواع الوقود ذات الدفع العالي Higher-Impulse Fuels المحظورة من عمليات الإطلاق السطحية بسبب سميتها ، مثل تلك التي تحتوي على البريليوم Beryllium أو الفلور Fluorine .

 

يوفر الإطلاق الجوي إلى المدار Air launch to Orbit إمكانية القيام بعمليات شبيهة بعمليات الطائرات مثل الإطلاق عند الطلب Launch on Demand ، كما أنه أقل عرضة للطقس الذي يقيد الإطلاق. تسمح هذه الطريقة للطائرة بالتحليق حول الظروف الجوية وكذلك الطيران إلى نقاط انطلاق أفضل ، وإطلاق حمولة في أي ميل مداري Orbital Inclination في أي وقت. أيضًا يتم تخفيض تكاليف التأمين ، لأن عمليات الإطلاق تتم بعيدًا عن الأرض ، ولا توجد حاجة لمنصة إطلاق Launch Pad أو مجمع محصن Blockhouse .

 

يعمل الإطلاق الجوي إلى المدار أيضًا بشكل جيد كجزء من نظام الإطلاق المركب Combination Launch System مثل مركبة ذات مرحلة واحدة قابلة لإعادة الاستخدام يتم إطلاقها جوًا إلى مركبة إطلاق سكاي هوك تعمل بصاروخ أو محرك صاروخي Rocket Engine / محرك نفاث Ramjet Engine / محرك سكرامجت Scramjet Engine .

 

Air launch to orbit also works well as part of a combination launch system such as a reusable air-launched single stage to skyhook launch vehicle powered by a rocket or rocket/ramjet/scramjet engine.

من المزايا الإضافية للإطلاق الجوي إلى المدار انخفاض قيمة دلتا ﭫ delta V اللازمة للوصول إلى المدار. يؤدي هذا إلى زيادة نسبة الحمولة إلى الوقود Payload to Fuel Ratio مما يقلل تكلفة النقل لكل وحدة كتلة إلي المدار. لزيادة الاستفادة من ميزة Delta V ، تم اقتراح إطلاق جوي أسرع من الصوت إلى مدار Supersonic Air Launch to Orbit .

.

انتقادات Criticisms

 

وفقًا لأسبوع الطيران وتكنولوجيا الفضاء Aviation Week and Space Technology ، فإن الإطلاق الجوي إلى المدار مقيد بحجم الطائرة. بالإضافة إلى ذلك ، قد تولد الطائرات قوى جانبية Lateral Forces كبيرة يمكن أن تلحق الضرر بالحمولات.

 

جادل إيلون ماسك Elon Musk الرئيس التنفيذي لشركة سبيس إكس SpaceX في جلسة أسئلة وأجوبة بأن الزيادة في الأداء لا تستحق التعقيد والقيود الإضافية (تمت إضافة فقرات):

 

“… يبدو أنك … أنت مرتفع هناك وبالتأكيد هذا جيد وأنت تسير بسرعة 0.7 أو 0.8 ماخ ولديك بعض السرعة والارتفاع ، يمكنك استخدام نسبة تمدد Expansion Ratio أعلى في الفوهة Nozzle ، ألا يضيف كل ذلك تحسينًا ذا مغزى في الحمولة إلى المدار؟

 

“الجواب لا ، ليس كذلك ، لسوء الحظ. إنه تحسن طفيف. ربما يكون تحسنًا بنسبة 5٪ في إيصال الحمولة إلى المدار … وبعد ذلك لديك هذه الطائرة العملاقة للتعامل معها. وهو ما يشبه تمامًا امتلاك مرحلة صاروخ Stage . من وجهة نظر سبيس إكس SpaceX ، هل سيكون من المنطقي أن يكون لديك طائرة عملاقة أم أن نزيد حجم المرحلة الأولى First Stage بنسبة خمسة بالمائة؟ نعم أنا سأخذ الخيار الثاني.

 

“وبعد ذلك ، بمجرد أن تتجاوز نطاقًا معينًا ، لا يمكنك جعل الطائرة كبيرة بما يكفي. عندما تسقط … الصاروخ ، لديك مشكلة بسيطة تتمثل في أنك لا تسير في الاتجاه الصحيح. إذا نظرت في ما فعلته شركة Orbital Sciences مع Pegasus ، لديهم جناح دلتا Delta Wing للقيام بمناورة الدوران ولكن بعد ذلك لديك هذا الجناح الكبير الذي أضاف مجموعة من الكتلة ويمكنك في الغالب ، ولكن ليس بالكامل ، تحويل سرعتك الأفقية Horizontal Velocity إلى السرعة العمودية Vertical Velocity ، أو معظم السرعة الرأسية ، والشبكة Net ليست كبيرة حقًا “.

 

If you look at what Orbital Sciences did with Pegasus, they have a delta wing to do the turn maneuver but then you’ve got this big wing that’s added a bunch of mass and you’ve able to mostly, but not entirely, convert your horizontal velocity into vertical velocity, or mostly vertical velocity, and the net is really not great.

.

أمثلة لأنظمة الإطلاق الجوي Air Launch Systems

 

جاهز للعمل Operational

• صاروخ بيجاسوس Pegasus التابع لشركة أنظمة نورثروب جرومان للابتكار Northrop Grumman Innovation Systems (اسمها في الأصل هو العلوم المدارية Orbital Sciences ، ثم Orbital ATK ، ومنذ عام 2018 م سميت نورثروب Northrop ).

 

• صاروخ LauncherOne التابع لشركة فيرجن أوربت Virgin Orbit : للمزيد حول هذا الموضوع يمكنك تحميل الملف التالي بصيغة PDF : من هــنــا .

 

مخطط مسار الرحلة Mission Profile لصاروخ LauncherOne التابع لشركة فيرجن أوربت Virgin Orbit.

.

متقاعد Retired

 

• نظام NOTS-EV-1 Pilot .

.

تحت التطوير Under development

 

• نظام Stratolaunch (الأصول معروضة للبيع اعتبارًا من يونيو 2019 ، مقالة CNBC على archive.org).

 

• نظام CubeCab .

 

• نظام أركاسبيس ARCASPACE .

 

• خدمات الجيل للإطلاق المداري Generation Orbit Launch Services – تم التعاقد مع NASA NEXT .

 

• نظام الإطلاق مركز أبحاث الطيران أرمسترونج التابع لناسا للإطلاق الجوي الشراعي NASA Armstrong Flight Research Center Towed Glider Air-Launch System .

 

• صاروخ CDTI, CNES, DLR Aldebaran (rocket) .

 

• أنتونوف ، شركة صناعة الطيران الصينية أنتونوف Antonov, Aerospace Industry Corporation of China Antonov An-225 Mriya .

.

مقترح Proposed

 

• طائرة Vulcan Aerospace 75-percent-scaled Dream Chaser crew-carrying spaceplane with rocket by Orbital Sciences طائرة فضائية تحمل طاقم دريم تشيسر بنسبة 75 في المائة من فولكان إيروسبيس بصاروخ من شركة أوربيتال ساينس.

 

• نظام OREL (مقترح من أوكرانيا) .

 

• نظام Sura (مقترح من أوكرانيا) .

.

مشاريع مهجورة Abandoned projects

 

• داربا ألاسا DARPA ALASA .

 

• اير لانش AirLaunch LLC .

 

• ماكس MAKS .

 

• إيشيم Ishim .

 

• سفيتياز Svityaz .

 

• صاروخ Pegasus II التابع لشركة Orbital Sciences- تصميم / بناء متعاقد عليه لأنظمة Stratolaunch Systems .

 

• أنظمة الفضاء السويسرية Swiss Space Systems SOAR .

 

• نظام XCOR Aerospace Lynx Mark III .

 

• تم تطوير Falcon 9 Air في العام 2011-2012 ، بالشراكة بين أنظمة شركة SpaceX و شركة Stratolaunch .

.

المصادر

 

1- Air-launch-to-orbit – Wikipedia.

*

اضغط هنا لتتابع صفحتنا علي الفيس بوكو 

***************************************************************

 

مواضيع ذات صلة

 .

• شركة فيرجن أوربت وإطلاق الأقمار الصناعية بمساعدة طائرة

.

• سيناريوهات الإلتقاء الفضائي Space Rendezvous بمحطة الفضاء الدولية

.

• الطقس للإطلاق Weather to Launch

.

• النظام الصيني المتحرك KZ-1A لإطلاق الأقمار الصناعية

.

• كل شئ عن الصاروخ مومو MOMO أول صاروخ تجاري ياباني Commercial Rocket

.

• الإطلاق الفضائي من البحر

.

• إطلاق أصغر الصواريخ الحاملة للأقمار الصناعية في العالم

.

• صاروخ فضائي صيني ينافس صاروخ موسك

.

• نجاح الهند في اسقاط قمر صناعي

.