منذ مطلع القرن ، تغير استكشاف الفضاء بشكل كبير بفضل الارتفاع غير المسبوق للفضاء التجاري (المعروف أيضًا باسم NewSpace). بهدف الاستفادة من التقنيات الجديدة وخفض تكاليف إطلاق الحمولات في الفضاء ، يتم طرح بعض الأفكار المبتكرة والجديدة حقًا. وهذا يشمل فكرة استخدام البالونات لحمل الصواريخ على ارتفاعات عالية جدًا ، ثم إطلاق الحمولات على مداراتهم المرغوبة.
يُعرف هذا المفهوم أيضًا باسم "Rockoons" ، وقد أبلغ نظام إطلاق Leo Aerospace المستقل بالكامل والقابل لإعادة الاستخدام بالكامل - والذي يتألف من منصة عالية الارتفاع (بالون) ومنصة لإطلاق الصواريخ. مع أول عمليات إطلاق تجارية مقررة للعام المقبل ، تخطط الشركة لاستخدام هذا النظام لتقديم خدمات إطلاق منتظمة لسوق الأقمار الصناعية الصغرى (المعروف أيضًا باسم CubeSat) في السنوات القادمة.
مفهوم Rockoon هو واحد من العديد من أنظمة إطلاق الهواء التي تم التحقيق فيها والتحقق من صحتها منذ بدء عصر الفضاء. على عكس الصواريخ التقليدية ، التي تعتمد على كميات هائلة من الوقود الدافع لتحقيق سرعة الهروب وإرسال حمولات إلى المدار ، تعتمد أنظمة إطلاق الهواء على طريقة فعالة نسبيًا من حيث التكلفة لنقل حمولة إلى ارتفاع عال حيث يمكن إرسالها بعد ذلك إلى الأرض المنخفضة المدار (LEO).
هذا يقلل من كمية الوقود الدافع المطلوب ولكنه يتضمن أيضًا إطلاق صاروخ من الارتفاعات حيث تكون مقاومة الهواء أقل وأقل قوة مطلوبة للهروب من جاذبية الأرض. كل هذا يسمح باستخدام مركبات إطلاق أصغر وأخف بكثير ، مما يؤدي إلى خفض التكاليف بشكل كبير. هذه الطريقة فعالة بشكل خاص عندما يتعلق الأمر بالحمولات الصغيرة مثل السواتل الصغيرة ، التي أصبحت أكثر شيوعًا.
واليوم ، تشمل معظم أنظمة الإطلاق الجوي التي يتم متابعتها الطائرات التي تجلب صواريخ أو مركبات فضائية بمحركات صاروخية لإطلاق ارتفاعات - مثل SpaceShipTwo من Virgin Galactic أو LauncherOne من Virgin Orbit أو الناقل الجوي Stratolaunch. ومع ذلك ، اختارت شركة Leo Aerospace ومقرها لوس أنجلوس التحقيق في الطريقة الصحيحة بنفس القدر للاعتماد على منصة أخف من الهواء (LTA) لنقل الحمولات إلى الفضاء.
وكما أخبر داين رودي ، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Leo Aerospace ، مجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
"من منظور الفيزياء من الدرجة الأولى ، يعتبر إطلاق البالون حلاً أنيقًا للغاية لتوفير إطلاق فعال وفعال من حيث التكلفة للحمولات الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك ، تقلل هذه البنية بشكل كبير من كمية البنية التحتية المطلوبة للإطلاق ، مما يتيح حلًا محمولًا بالكامل. "
المكونات المركزية لنظام الإطلاق هذا هي منصة إطلاق Regulus Orbital و Orbital Rocket. توفر منصة Regulus تحكمًا مستقلًا في الطيران من خلال سلسلة من الشعلات (التي تضمن أن ايروستات لا يزال طافيا) ونظام التحكم الدوراني لمحركات الدفع الثنائية ، والتي يتم تركيبها كلها على جسم معزول يتكون من مادة مركبة.
وفي الوقت نفسه ، فإن Orbital Rocket عبارة عن مركبة إطلاق مصغرة ثلاثية المراحل متصلة بالمنصة عبر مشغل وسكة إطلاق. بمجرد وصول الإيروستات إلى ارتفاع نشر يبلغ 18000 متر (60.000 قدم) ، سيتم إطلاق الصاروخ وحمل الحمولة إلى مداره المطلوب. وفقًا لصفحة الملفات الشخصية لمهمة الشركة ، سيكون النظام قادرًا على إجراء أنواع متعددة من عمليات التسليم على ارتفاعات مختلفة.
قال رودي: "تكلفة تطوير وإنتاج نظام البالونات أقل من حجم استخدام الطائرات". "مقارنة بأنظمة البالونات الأخرى التي تستخدم غاز الرفع ، فإن بنية الهواء الساخن لدينا قابلة لإعادة الاستخدام بشكل كامل وسريع. يمكننا إجراء العشرات من عمليات الإطلاق بنظام واحد قبل الحاجة إلى عمليات التجديد ".
سوف تتراوح هذه من المهمات دون المدارية - حيث يتم إرسال الحمولات على ارتفاعات أكثر من 100 كم (62 ميل) - إلى البعثات المدارية ، حيث سيتم إرسال CubeSats إلى مدار متزامن مع الشمس (SSO) من 550 كم (340 ميل). الاحتمال الآخر الذي من المؤكد أنهم سيذكرونه يتعلق بتوصيل المساعدات الإنسانية أو معدات اتصالات الطوارئ إلى المناطق النائية التي يتعذر الوصول إليها للطائرات ذات الأجنحة الثابتة أو الطائرات بدون طيار أو المركبات الجوية الأخرى.
تخطط الشركة أيضًا لدمج الطائرات الشراعية والطائرات بدون طيار التي يمكن نشرها من طائراتها ، وبالتالي تقديم ملفات تعريف مهمة أخرى - مثل مراقبة الطائرات بدون طيار ، والتجارب العلمية ، وخدمات الاتصالات. بالإضافة إلى كونه وسيلة أكثر فعالية من حيث التكلفة لوضع حمولات صغيرة في المدار ، فإن نظام الإطلاق يتمتع أيضًا بميزة كونه صغير الحجم للغاية.
وبسبب هذا ، يمكن وضع الصاروخ والأيروستات والآلات اللازمة لتضخيمه في حاوية شحن قياسية ، وتحميلها على نصف شاحنة ، ثم شحنها أينما كانت هناك حاجة إليها. تعمل كابينة المقطورة أيضًا كمحطة اتصالات أولية للإطلاق. هذا المستوى من التنقل والمرونة هو أحد الخصائص التي يمكن أن تجعل منصات ايروستات فعالة في تقديم مساعدات الطوارئ وخدمات الإغاثة. كما قال رودي:
"لقد بدأنا في الكشف عن العديد من حالات الاستخدام المختلفة لمنصة ايروستات القابلة لإعادة الاستخدام والمستقلة التي نقوم بتطويرها. إنها محمولة بالكامل وتناسب حاوية شحن قياسية ، مما يجعلها سهلة النقل والتخزين. بالإضافة إلى ذلك ، إنه سهل التشغيل وقوي بشكل لا يصدق. على عكس رفع بالونات الغاز ، لا يزال نظامنا يعمل بفتحة بحجم سيارة في مادة البالون. إن متعاونينا متحمسون للاستفادة من هذه القدرات لنشر أجنحة أجهزة الاستشعار بسرعة في مناطق الكوارث بعد الإعصار أو توفير إمدادات الإغاثة الطارئة في الأماكن التي يصعب الوصول إليها. لقد كان من المذهل العمل مع مجموعات مثل فرع Space Space و High-Altitude Experiences لتحديد وحل مثل هذه المجموعة من الحالات المشكلة. "
كل هذا يضع شركات مثل Leo Aerospace ، وغيرها من الشركات التي تتبع مفاهيم أخف من الهواء ، في وضع جيد للاستفادة من النمو في سوق الأقمار الصناعية. بين انتشار السواتل الصغيرة (المعروفة أيضًا باسم CubeSats) وظهور خدمات إطلاق الحمولة الخفيفة (مثل Rocketlab و Virgin Orbit) ، من المتوقع أن تنفجر هذه السوق في السنوات القادمة.
لكن ما يميز Leo Aerospace هو الطريقة التي تركز بها على توصيل الأقمار الصناعية التي يقل وزنها عن 25 كجم (55 رطلاً). كما أوضح رودي ، ليس هناك حل مخصص حتى الآن للسواتل الصغيرة التي تقع في هذا النطاق. عادة ، يُجبر CubeSats على "مشاركة الرحلات" على صواريخ الإطلاق ، حيث يشغلون مساحة خالية إلى جانب حمولات أثقل.
هذا شيء يأمل رودي وزملاؤه في معالجته:
"هذا أمر مثير للدهشة للغاية بالنظر إلى أن ما يقرب من نصف جميع الأقمار الصناعية في السنوات العشر القادمة من المتوقع أن تقع ضمن هذا القطاع. لقد عملنا بجد للحصول على أول ميزة للمحرك في فئة 25 كجم والحفاظ عليها. لقد أجرينا أكبر عدد من العمليات والاختبارات لسيارتنا. بالإضافة إلى ذلك ، نحن الأبعد في العمل التنظيمي من خلال علاقتنا الوثيقة مع FAA والعضوية النشطة في اتحاد رحلات الفضاء التجارية. وأخيرًا ، تم تصميم نظامنا لتوفير الإطلاق المخصص الذي يحتاجه عملاؤنا ، وبتواتر عالٍ بما يكفي لتلبية الطلب المذهل ".
بحلول نهاية عام 2018 ، أكملت الشركة بنجاح حملة اختبار الإطلاق وحصلت على تمويل من خلال مؤسسة العلوم الوطنية وشركة رأس المال الاستثماري. في عام 2020 ، يأملون في تأهل منصتهم تمامًا من خلال إجراء أول رحلة لهم ، تليها العمليات التجارية وربما حتى العقود مع وكالة ناسا.
قال رودي: "هذه العمليات التجارية ستكون دخولنا إلى سوق خدمات المنصات عالية الارتفاع 2.6 مليار دولار مع مجموعة من العملاء المدنيين والدفاعيين والتجاريين". "لقد عملنا مع NASA JPL لاستكشاف العديد من حالات الاستخدام المختلفة. أحد الأمثلة هو حمل مركبات دخول المريخ إلى الغلاف الجوي العلوي هنا على الأرض وإسقاطها لجمع البيانات واختبار الأداء الديناميكي الهوائي ".
منذ بداياته المتواضعة ، كان تسويق الفضاء على نطاق واسع يتقدم بسرعة فائقة في السنوات الأخيرة. بين انخفاض تكاليف الإطلاق ، تطوير حمولات أصغر ، وصعود مزودي الإطلاق التجاريين الذين يمكنهم استيعاب حمولات أصغر ، من المحتمل أن يصبح مدار الأرض المنخفض (LEO) مكانًا مزدحمًا جدًا في المستقبل القريب!
