Космическая транспортная система, состоящая из дозвукового транспортного самолета, гиперплана и космической ракеты, является идеальным средством доставки полезной нагрузки на орбиту Земли. С помощью этой транспортной системы на орбиту можно доставлять грузы весом в сто тонн.

Для таких тяжелых грузов необходима также очень тяжелая космическая транспортная система. Современная авиация в настоящее время эксплуатирует самолет, поднимающий в воздух 250 тонн полезной нагрузки.

Нет никакого сомнения в том, что в ближайшее время будет создан самолет, поднимающий в воздух 1000 тонн полезной нагрузки.  Этого будет достаточно, чтобы поднять на определенную высоту гиперплан и космическую ракету с полезной нагрузкой 100 тонн.

Но создание такого грандиозного и дорогого проекта под силу только нескольким развитым странам, и только в том случае, если они объединят свои усилия. Столь высокая полезная нагрузка необходима в ближнем космосе для создания космических станций, выводящимися в космос готовыми блоками. При строительстве космического поселения на орбите Земли, которое будет собираться непосредственно в космосе, необходимые материалы можно доставлять на орбиту мелкими партиями. Например, рулоны листового металла весом пять тонн, а также большое количество спутников, выводящихся в настоящее время на орбиту Земли, также не превышают массу в пять тонн.

Для запуска на орбиту мелких партий грузов совсем не обязательно иметь очень мощную космическую транспортную систему. При выведении на орбиту Земли объектов с массой до пяти тонн, можно использовать двухступенчатый вариант транспортной системы. Эта система будет очень компактной, а ракетоноситель сможет взлетать с обычной взлетной полосы. По внешнему виду ракетоноситель напоминает современный истребитель, но он значительно больше по размерам и мощности.

Предлагаемая система очень мобильна: достаточно заправить топливом вернувшийся из полета ракетоноситель, установить на него космическую ракету и он готов к следующему полету. За счет этого можно совершить максимальное количество вылетов, а значит вывести на орбиту большую полезную нагрузку.

На фиг. 1 показан общий вид ракетоносителя перед стартом, на фиг. 2 показан ракетоноситель, который работает на прямоточных двигателях с раскрытыми створками крыльев, на фиг. 3 показан ракетоноситель и космическая ракета после разделения.

1 – полезная нагрузка космической ракеты, 2 – космическая ракета, 3 – пороховые ускорители ракеты, 4 – фюзеляж самолета, 5 – носовой обтекатель, 6 – кабина пилота.

7 – входное устройство для забора воздуха из атмосферы, питающее турбореактивные 2х режимные двигатели с инерционным ротором.

8 – плоскости самолета (крылья) с закрытыми створками прямоточного двигателя со сверхзвуковым горением топлива, 9 – вертикальное хвостовое оперение, 10 – горизонтальное хвостовое оперение.

11 – ракета в сборе с полезной нагрузкой, 12 – раскрытые створки прямоточного двигателя со сверхзвуковым горением топлива, 13 – раскрытые створки реактивного сопла, 14 – направляющая для раскрытия створок, являющаяся вертикальным оперением.

15 – сверхзвуковая камера сгорания, расположенная в плоскости крыла, 16 – входное устройство прямоточного двигателя, 17 – закрытое входное устройство, питающее воздухом турбореактивные двигатели.

18 – отделившаяся космическая ракета, 19 – ракетоноситель без нагрузки, 20 – закрытые створки прямоточного двигателя, 21 – углубление для установки космической ракеты, 22 – отделяемые топливные баки.

В зависимости от массы, выводимой в космос полезной нагрузки, ракетоноситель может быть разной мощности. В связи с этим меняются размеры ракетоносителя и количество реактивных двигателей, устанавливаемых в нижней части фюзеляжа. Для ракетоносителей малой мощности достаточно двух реактивных двигателей, а для получения большой мощности можно установить шесть – восемь двигателей. Двухрежимный турбореактивный двигатель на старте работает от компрессора, при достижении сверхзвуковой скорости компрессор не участвует в термодинамическом процессе, сжатый во входном устройстве воздух проходит мимо него по специальным каналам.

Ракетоноситель взлетает с обычной взлетной полосы, на которой разгоняются тяжелые транспортные или пассажирские самолеты. Набрав необходимую скорость и высоту, ракетоноситель переключается на второй режим работы.

При скорости ракетоносителя в полторы скорости звука, воздушный поток обладает достаточной энергией и скоростью, чтобы сжиматься до необходимого давления в камере сгорания двигателя. В этом режиме ракетоноситель может разогнаться до пяти скоростей звука и достичь высоты более 30000 метров, а этого достаточно для работы прямоточных двигателей.

Турбореактивные двигатели исчерпали свои возможности в наборе скорости и высоты, поэтому входное устройство закрывается, а двигатели прекращают работу. Для работы двигателей требуется большое количество топлива, а плоскости крыльев заняты прямоточными двигателями, поэтому топливо необходимо заправлять в фюзеляж ракетоносителя. Но чтобы фюзеляж не получился слишком объемным, часть топлива можно заправлять в дополнительные подвесные баки. Затем, для уменьшения аэродинамического сопротивления ракетоносца, пустые дополнительные топливные баки сбрасываются на парашюте. Специальная служба  подбирает их на поверхности земли или в воде  для повторного использования на ракетоносителе.

После выключения двухрежимных турбореактивных двигателей и сброса пустых топливных баков, раскрываются входные устройства прямоточных двигателей, а также раскрываются сопла. Прямоточные двигатели со сверхзвуковым горением включаются, а большая поверхность заборных устройств позволяет подать в двигатель достаточное количество разреженного воздуха. С набором высоты плотность воздуха уменьшается, но растет скорость ракетоносителя, а это увеличивает прокачку воздуха через двигатели. Прямоточные двигатели позволяют ракетоносителю набрать высоту в пятьдесят километров и скорость более пятнадцати скоростей звука.

Ракетоноситель, достигнув пяти километров в секунду или даже выше этой скорости, производит разделение космической ракеты с корпусом самолета. Эта операция может производиться сжатым воздухом или за счет отстреливания взрывчатым веществом.

На безопасном расстоянии включаются ракетные двигатели, и космическая ракета выходит в космос, набирая недостающую высоту и скорость. Самолет, освободившись от тяжелой ракеты и топлива в топливных баках, должен погасить свою скорость и вернуться на ту же взлетную полосу, с которой взлетел. Сразу после возвращения технические службы начнут его готовить к следующему запуску.

Ракетоноситель может управляться пилотом из кабины, но может совершать рейсы и в автоматическом режиме. Далеко не все страны имеют стартовую площадку для запуска ракет в выгодном для полета месте. Во Франции имеется остров на экваторе, с которого очень выгодно запускать космические аппараты. Для них запуск спутника обходится в два раза дешевле, чем запуск аналогичного спутника с космодрома  Плесецк, который находится на севере России. Предлагаемая космическая система полностью решает эту проблему.

Запуски ракетоносителя можно производить с любого аэродрома: за время подъема ракетоносителя и его разгона до максимальной скорости, он вылетает на экватор и оказывается в нужной точке старта космической ракеты. В связи с тем, что ракетоноситель использовал в качестве окислителя атмосферный воздух, стоимость запуска ракеты снизится в несколько раз. Полеты в космос станут не только дешевле, но в тоже время будут гораздо экологичнее.

Взлетающая вертикально ракета пробивает своими горячими газами атмосферу насквозь. В связи с этим нарушаются установившиеся в атмосфере потоки воздуха, а это приводит к изменению климата в худшую сторону. Горизонтально взлетающий самолет поднимает  большую полезную нагрузку при меньшей мощности двигателей, при этом в горизонтальном полете с постепенным набором высоты атмосфера не пробивается насквозь. Температура выхлопных газов авиационных двигателей значительно ниже, чем в космической ракете. Гораздо выше и КПД авиационных двигателей, чем ракетных. Все эти факторы будут благоприятно сказываться на развитии космических транспортных систем.

Николай БОБОЕД

г. Жодино, Минская область

E-mail: m_babayed@mail.ru