Воздушный старт: история и применение запуска летательных аппаратов с самолетов-носителей.

Введение

Запуск с воздуха — это практика сброса ракеты, боеприпаса, самолета-паразита или другого авиационного груза с самолета-носителя или самолета-платформы. Сбрасываемый аппарат или ракета часто размещается под крылом самолета-носителя большего размера и затем "сбрасывается" в полете. Он также может храниться в бомбоотсеке, под основным фюзеляжем или даже на хвостовой части самолета-носителя, как в случае с беспилотником D-21. Запуск с воздуха предоставляет ряд преимуществ по сравнению с наземным запуском, обеспечивая меньшему аппарату начальную высоту и дальность, а также избавляя его от веса топлива и оборудования, необходимых для самостоятельного взлета.

История

Одно из первых применений воздушного запуска использовало дирижабль в качестве носителя и док-станции для бипланных паразитных истребителей. Эти самолеты соединялись с материнским кораблем через трапециевидную установку, закрепленную на верхней части верхнего крыла, которая прикреплялась к крюку, свисавшему снизу дирижабля. Таким образом, истребители могли быть как запущены, так и возвращены, что обеспечивало дирижаблю скорость и ударную мощь самолетов с фиксированным крылом, а истребителям – дальность и продолжительное время полета, свойственные дирижаблю. С развитием авиационных технологий, особенно в области дальности полета, ценность дирижабля как носителя снизилась, и эта концепция устарела. Позже концепция паразитного истребителя несколько раз возрождалась в попытке решить проблему защиты бомбардировщиков от атак истребителей. Convair B-36 использовался для воздушного запуска нескольких прототипов истребителей для обороны, но ни один из них не демонстрировал характеристик, сравнимых с истребителями, базирующимися на земле. Воздушный запуск является стандартным способом запуска ракет класса "воздух-поверхность" и "воздух-воздух" и в основном используется для ракетных аппаратов, позволяя им экономить топливо до достижения заданной высоты самолетом-носителем. B-29, B-50 и B-52 использовались в качестве носителей в исследовательских программах, таких как Bell X-1 и X-15. В 1960-х годах самолет SR-71 использовался для запуска беспилотного летательного аппарата Lockheed D-21/M-21, развивавшего скорость до 3 Махов. Однако это создавало определенные трудности из-за волнового сопротивления вокруг самолета на сверхзвуковых скоростях. После трех успешных испытаний четвертое привело к столкновению с самолетом-носителем, в результате чего оба аппарата были уничтожены, а один член экипажа утонул. Проект был впоследствии прекращен. В ходе разработки космического шаттла в 1970-х годах NASA использовало два модифицированных Boeing 747, известных как Shuttle Carrier Aircraft, для запуска космического шаттла "Энтерпрайз" – пилотируемого атмосферного испытательного аппарата, предназначенного для отработки процедур захода на посадку и посадки орбитального корабля. Эти самолеты впоследствии использовались на протяжении всей программы "Космический шаттл" для транспортировки шаттлов на большие расстояния. Ракета-носитель Pegasus стала первой орбитальной ракетой, запускаемой с воздуха, когда она была запущена 5 апреля 1990 года частной компанией Orbital Sciences Corporation (ныне часть Northrop Grumman) с B-52 Stratofortress, принадлежащего NASA. С тех пор она совершила более 40 полетов, в основном с самолета компании Lockheed L-1011, известного как Stargazer. Orbital Sciences разрабатывала ракету-носитель Pegasus II, которая должна была сбрасываться со специально построенного Stratolaunch от Scaled Composites. Прогнозируемая грузоподъемность Pegasus на низкой околоземной орбите составляла 13 500 фунтов (6100 кг). В начале 2000-х годов B-52 использовался для запуска гиперзвукового экспериментального самолета X-43. В последнее время метод воздушного запуска набирает популярность среди коммерческих компаний, занимающихся запусками. Награду Ansari X Prize в размере 10 миллионов долларов выиграла команда во главе с Бертом Рутаном и Полом Алленом за успешный двойной запуск SpaceShipOne в течение двух недель, что соответствовало критериям конкурса. В 2010 году начал осуществлять запуски ракетный аппарат SpaceShipTwo, являющийся преемником SpaceShipOne, который был выведен из эксплуатации в 2004 году. Первый самолет SpaceShipTwo, VSS Enterprise, успешно совершил 35 полетов с 2010 по 2014 год. Однако 31 октября 2014 года аппарат был уничтожен в полете из-за непреднамеренного выпуска аэродинамических тормозов. Майкл Алсбери погиб, а Питер Сиболд получил серьезные травмы. В 2016 году другой корабль, VSS Unity, совершил свой первый полет, который прошел успешно. VSS Unity выполнил 20 испытательных полетов, последний из которых достиг космоса, но без коммерческого экипажа на борту. 11 июля 2021 года SpaceShipTwo доставил в космос 6 человек, двое из которых были пилотами, а остальные – туристами. Virgin Galactic неоднократно объявляла о планах возобновить полеты SpaceShipTwo, однако эти планы были отложены более чем на полтора года. В настоящее время ожидается, что следующий полет состоится не ранее второго квартала 2023 года. В 2021 году Virgin Galactic объявила о планах по созданию SpaceShipThree, который обеспечит межконтинентальные перелеты. Планируется построить два корабля – VSS Imagine и VSS Inspire. В 2022 году Virgin Galactic объявила о планах по созданию новой ракеты-носителя класса Delta, способной выводить грузы на орбиту. Ожидается, что ее запуск состоится в 2026 году.

One of the earliest uses of air launching used an airship as a carrier and docking station for biplane parasite fighters. These planes would connect to their mothership through a trapeze like rig, mounted to the top of the upper wing, that attached to a hook dangling from the bottom of the dirigible above. Fighters could be both launched and retrieved this way, giving the airship the speed and striking power of fixed wing craft, while giving the fighters the range and lingering time of an airship. With advances in airplane technology, especially in range, the value of a dirigible mothership was reduced and the concept became obsolete. The parasite fighter concept was later revived several times, in an attempt to solve the problem of how to protect bombers from fighter attack. The Convair B 36 was used to air launch several prototype fighters for defense, but none offered performance that could match ground launched fighters. Air launch is the standard way to launch air to surface missiles and air to air missiles and is mainly used for rocket powered craft, allowing them to conserve their fuel until lifted to altitude by a larger aircraft. The B 29, B 50, and B 52 have all served in the carrier role for research programs such as the Bell X 1 and X 15. In the 1960s the SR 71 aircraft was used to launch the Lockheed D 21/M 21 drone to speeds of up to Mach 3. However, this added a degree of difficulty due to the shock wave pattern around an aircraft at supersonic speeds. After three successful tests, the fourth resulted in a collision with the carrier aircraft, in which both craft were destroyed and one crew member drowned. The project was subsequently abandoned. During the development of the Space Shuttle orbiter in the 1970s, NASA used two modified Boeing 747 airliners, known as the Shuttle Carrier Aircraft, to launch the Space Shuttle Enterprise, a crewed atmospheric test vehicle used to test the orbiter's approach and landing capabilities. These aircraft were subsequently used throughout the Space Shuttle Program to transport the shuttles across long distances. The Pegasus launch vehicle became the first air launched orbital rocket when it was launched on April 5, 1990 by the private company Orbital Sciences Corporation (now a part of Northrop Grumman), from a NASA owned B 52 Stratofortress. It has flown more than 40 times since, launched mostly from the company's own Lockheed L 1011 known as Stargazer. Orbital Sciences was developing the Pegasus II launcher that would have dropped from the purpose built Scaled Composites Stratolaunch. Pegasus's capacity to low Earth orbit was projected to be 13,500 pounds (6,100 kg). In the early 2000s, the B 52 was used to launch the X 43 hypersonic testbed aircraft. Recently, the air launch method has gained popularity with commercial launch providers. The Ansari X Prize $10 million purse was won by a team led by Burt Rutan and Paul Allen for the successful launch of SpaceShipOne twice in a row in 2 weeks, which where the criteria. In 2010, the SpaceShipTwo launch vehicle began launching. It was the successor the SpaceShipOne launch vehicle, which was retired in 2004. The first SpaceShipTwo aircraft, the VSS Enterprise flew 35 flights successfully from 2010 to 2014. However, on 31 October 2014, the vehicle was destroyed in flight after an unintentional feathering. Michael Alsbury was killed and Peter Siebold was severely injured. In 2016, another ship, the VSS Unity conducted it's maiden flight, which went smoothly. The VSS Unity conducted 20 test flights. The last one reached space, but without commercial crew onboard. On 11 July 2021, SpaceShipTwo launched 6 people to space. 2 were pilots and the rest tourists. Virgin Galactic repeatdly announced plans to refly the SpaceShipTwo. These plans have been delayed by more than a year and a half. It is currently expected to fly no earlier than the second quarter of 2023. In 2021, Virgin Galactic announced plans for a SpaceShipThree. This would provide point to point transportation across the world. Two ships, the VSS Imagine and VSS Inspire are planned. In 2022, Virgin Galactic announced plans for the new Delta class launch vehicle. This would be able to reach orbit. It is expected to launch in 2026.