Кіріспе

Екі сатылы зымыран – екі сатысы тізбектей қозғалыс күшін беру арқылы орбиталық жылдамдыққа жететін ұшыру құралы. Ол үш сатылы орбитаға шығару құралы мен гипотетикалық бір сатылы орбитаға шығару құралы (SSTO) арасындағы кезең болып табылады. Ұшырылған кезде бірінші саты көлік құралын үдетуге жауапты. Бір уақытта екінші саты бірінші сатыдан ажырап, өз күшімен орбитаға шығады. Мұндай жүйені бір сатылы орбитаға шығаруға қарағанда артықшылығы – көліктің құрғақ массасының көп бөлігі орбитаға жеткізілмейді. Бұл орбиталық жылдамдыққа жетуге кеткен шығынды азайтады, себебі құрылым мен қозғалтқыш массасының көп бөлігі шығарылып тасталады, ал орбитаға шығарылған массаның үлкен үлесі пайдалы жүк массасын құрайды. Үш немесе одан көп сатылы құралдарға қарағанда артықшылығы – конструкцияның қарапайымдылығы және ажыратылатын бөлімдердің азаюы, бұл шығындарды және сәтсіздік қаупін төмендетеді.

Қайта пайдаланылатын ұшыру жүйелері

Қайта пайдаланылатын ұшыру жүйесіне қатысты, бұл тәсіл көбінесе орбитаға (немесе SSTO) бір сатылы ұшырудың баламасы ретінде ұсынылады. Оның қолдаушылары әрбір сатының массалық қатынасы SSTO ұшыру жүйесіне қарағанда төмен болуы мүмкін екенін, сондықтан мұндай жүйе құрылымдық материалдарының шектерінен алшақтауға мүмкіндік береді деп мәлімдейді. Екі сатылы конструкцияға техникалық қызмет көрсету, сынақтар, ақаулар азайтылып, жұмыс істеу мерзімі ұзартылуы тиіс деп есептеледі. Сонымен қатар, екі сатылы тәсіл төменгі сатыны Жердің төменгі атмосферасындағы жоғары қысым мен кедергі күші жағдайында жұмыс істеуге оңтайландыруға, ал жоғарғы сатыны ұшырудың соңғы кезеңіндегі жақындағы вакуумдық жағдайда жұмыс істеуге оңтайландыруға мүмкіндік береді. Бұл екі сатылы көліктің бір сатылы немесе жартылай сатылы көліктерге қарағанда пайдалы жүктеме массасының үлесін арттыруға мүмкіндік береді, себебі олар екі ортада да бірдей аппаратты пайдалануға мәжбүр. Сынаушылар екі бөлек сатысты жобалаудың күрделілігі, бірінші сатыны ұшыру алаңына қайтару логистикасы және екінші сатысты қосымша сынау қиындықтары осы артықшылықтардан басып кетеді деп санайды. Ұшаққа ұқсас төменгі сатылар үшін, жоғары жылдамдықты ұшақтарды (мысалы, SR-71) жасау және пайдаланудың қиындығы мен қымбаттығы туралы, сондай-ақ көрсеткіштерге күмән тудырады. Көліктік ұшақты бірінші саты ретінде пайдаланатын көптеген «мини шаттл» конструкциялары да отынға арналған үлкен сыртқы резервуарды тасымалдау қажеттілігінен Space Shuttle сияқты мұз/көбікпен байланысты ұқсас мәселелерге тап болады. 2023 жылға дейін SpaceX және NASA ғана SpaceX-тің екі сатылы Falcon 9 және 2.5 сатылы Falcon Heavy, сондай-ақ NASA-ның Space Shuttle Solid Rocket Boosters арқылы орбиталық көліктің бірінші сатысын қайта пайдалануға қол жеткізді. Rocket Lab өздерінің Electron зымыранының бірнеше бірінші сатысын құлап түсірді, бірақ оны қайта ұшырмады.

Вертолет тәрізді бірінші саты

Ұшақ сияқты жұмыс істеу ұшақ сияқты сыртқы түрімен сәйкес келмейді деген тұжырымдамадан келіп, кейбір қайта пайдаланылатын TSTO концепцияларының бірінші сатылары VTOL немесе VTOHL ұшақтары ретінде жұмыс істейді. DC-X VTOL опциясының жұмыс істейтінін көрсетті. DH 1 концепциясы сияқты басқа жобалар осыны бір қадам алға жылжытып, "көтерілу/түсу" тәсілін қолданады, бұл орбиталық сатыны Жер бетінен шамамен 60 км биіктікке жеткізіп, содан кейін қайтадан ұшыру алаңына түсіреді. DH 1 жағдайында жоғарғы сатысы іс жүзінде "SSTO-ға жақын" болып табылады, массалық көрсеткіштері шынайырақ және сенімділігі үшін оңтайландырылған.

Ұшаққа ұқсас бірінші саты

Кейбір TSTO жобалары бірінші сатысында ұшаққа ұқсас, ал екінші сатысында зымыранға ұқсас конструкциядан тұрады. Ұшақ элементтеріне қанаттар, ауада оттегімен жұмыс істейтін қозғалтқыштар немесе олардың екеуі де кіруі мүмкін. Бұл тәсілге қызығушылықтың себебі – Жер атмосферасын кедергіден пайдалы факторға айналдыру мүмкіндігінде. Белгілі бір жылдамдық пен биіктікке жеткеннен кейін қанаттар мен скрамджеттер тиімділігін жояды, сосын орбитаға дейінгі сапарды аяқтау үшін зымыран қолданылады. "Саенгер" (ғарыш кемесі) осы типтегі алғашқы ұсыныстардың бірі болды. Орбитаға шыға алмайтын болғанымен, жекеше жасалған "SpaceShipOne" суборбитальды ғарыш кемесі Ансари X жүлдесі үшін жасалып, сәтті сынақтан өтті. Ол қанатты ұшақтың "төменгі бөлігі" бар екі сатылы жүйенің ғарыш шегіне жете алатынын көрсетті. "SpaceShipOne" командасы осы технологияны пайдаланып, коммерциялық суборбитальды ұшыру жүйесін – "SpaceShipTwo" құрастырып, сынақтан өткізді. "Пегасус" зымыраны ұшақтан ұшырылғанымен, зымыранның өзі бірнеше сатыдан тұратындықтан, орбитаға екі сатылы жүйе болып саналмайды.