Pojawił się nowy gracz na rynku firm oferujących usługi wystrzeliwania niewielkich satelitów na niską orbitę okołoziemską. Firma planuje wystrzeliwanie ładunków do 200 kg za mniej niż $10M. Rakieta będzie dwustopniowa i będzie startowała z powietrza – na odpowiednią wysokość będzie wynoszona za pomocą lekko zmodyfikowanego Boeinga 747. Brzmi znajomo, prawda? Tak, ten nowy gracz to nowo powstała firma Virgin Orbit, która wydzieliła się z Virgin Galactic.
Aviation Week opublikował dziś długi artykuł o firmie i jej planach oraz obecnej sytuacji. Firma rozpoczęła produkcję rakiet w fabryce w Południowej Kalifornii, w budynku który dawniej był używany przez Douglas Aircraft. Budynek ma powierzchnię 180 tysięcy stóp kwadratowych (czyli jakieś 17 tysięcy m2). Pracuje w nim 250 osób a sama produkcja jest wzorowana na pomyśle SpaceX – wszystko co się da produkowane jest na miejscu, z jak najmniejszą ilością poddostawców. Fabryka jest zaprojektowana do produkowania 1 rakiety miesięcznie pracując na jedną zmianę.
Rakieta LauncherOne ma wiele interesujących rozwiązań – jednym z nich jest użycie kompozytowych zbiorników ciekłego tlenu i kerozyny. Jest to możliwe przede wszystkim z uwagi na niewielki rozmiar rakiety – ma ona średnicę 1.82 metra (72 cale) co pozwala na użycie tradycyjnego procesu z autoklawą. Cała rakieta składa się z siedmiu dużych części strukturalnych – zbiorników ciekłego tlenu i kerozyny pierwszego stopnia, interstage (łącznik między stopniami?), zbiorników ciekłego tlenu i kerozyny drugiego stopnia, adaptora ładunku oraz modułu przejściowego (pomiędzy zbiornikiem ciekłego tlenu a adaptorem ładunku). Drugi stopień ma mniejszą średnicę niż pierwszy – 1.27 metra (50 cali). Ciekawostką jest to że całość struktury jest pokryta natryskiwaną pianką, Jej zadaniem jest izolowanie kompozytów od nadmiernej temperatury ale przy okazji pozwala to na zmniejszenie utraty ciekłego tlenu w czasie gdy rakieta jest podwieszona pod 747 i leci na miejsce startu. Tak, 747 nie ma wbudowanych zbiorników ciekłego tlenu – rakietę się tankuje przed startem a potem tlen powoli się wygotowuje. Virgin Orbit planuje użycie schłodzonego tlenu, jednak nie będzie on aż tak chłodzony jak w przypadku SpaceX – celem jest ograniczenie strat a nie zwiększenie gęstości. Artykuł sugeruje że LauncherOne ma podobne rozwiązanie jak Falcon 9 – butle COPV zanurzone w ciekłym tlenie.
Także silniki są nietypowe. Po pierwsze N4, pomimo że ma raczej niewielki ciąg, to nadal ma turbopompę zamiast być zasilany ciśnieniowo. Virgin Orbit policzył że pozwala to na zaoszczędzenie masy – turbopompa waży więcej ale zbiorniki + system utrzymywania ciśnienia w nich jest lżejszy co w sumie daje oszczędność masy. Do tego silnik z turbopompą ma troszkę wyższe ISP co jest dodatkowym zyskiem. Jednak ciekawszy jest N3 z pierwszego stopnia – firma zdecydowała się na bardzo nietypowe rozwiązanie – silnik ma jeden generator gazu i dwie osobne turbopompy. Tłumaczenie dlaczego przyjęto takie rozwiązanie jest na tyle pokrętne i nieprzekonywujące że nawet nie będę go przytaczał.
Silnik N3 ma być produkowany za pomocą rewolucyjnej obrabiarko-drukarki. Firma DMG MORI wyprodukowała tą maszynę – łączy ona w sobie drukarkę trójwymiarową z tradycyjną obrabiarką CNC. Pozwala to na osiągnięcie precyzji wykonania oraz produkcję profili niemożliwych do osiągnięcia osobno każdą z tych metod. W szczególności chodzi o produkcję dyszy silnika N2 – ma ona 25 cm średnicy (10 cali) i jest produkowana w całości.
W odróżnieniu od typowych silników pierwszego stopnia, silnik N3 ma znacznie większą dyszę – to dlatego że zaprojektowany jest do pracy w znacznie mniejszym zakresie ciśnień zewnętrznych i można użyć dłuższej dyszy bez obawy o separację. Zwiększa to znacząco ISP silnika. Niestety utrudnia także jego testowanie – żeby go w pełni przetestować potrzebne jest specjalne stanowisko testowe.
Pierwsze starty LauncherOne mają się odbyć jeszcze w tym roku, miejmy nadzieję że będą one udane – idea mocowania pod 747 rakiety napełnionej ciekłym tlenem z zanurzonymi w nim butlami COPV wydaje mi się dość niebezpieczna. Nie chciał bym być na miejscu pilotów…
