Sedan rymdålderns början har forskare förlitat sig på flerstegsraketer för att sätta rymdskepp och nyttolaster i omloppsbana. Samma teknik har möjliggjort uppdrag längre ut i rymden, skickat robotfartyg till varje planet i solsystemet och astronauter till månen. Men med tanke på framtiden är det tydligt att nya idéer kommer att behövas för att sänka kostnaderna och utöka lanseringstjänster.
Därför har ARCA Space Corporation utvecklat ett koncept för en enkelsteg-till-bana (SSTO) raket. Det är känt som Haas 2CA, den senaste i en serie raketer som utvecklas av det New Mexico-baserade flygbolag. Om allt går som planerat kommer denna raket att vara den första SSTO-raketen i historien, vilket innebär att den kommer att kunna placera nyttolaster och besättningar i jordens bana, som bara förlitar sig på ett steg med en motor.
Raketen avslöjades tisdagen den 28 mars på deras företagets huvudkontor i Las Cruces. Raketen söker för närvarande FAA-godkännande och ARCA arbetar hårt för att göra den redo för sin testlansering 2018 - som kommer att äga rum vid NASA: s Wallops Flight Facility belägen på Virginia's östra strand. Om det lyckas hoppas företaget använda denna raket för att distribuera små satelliter för att kretsa under det kommande decenniet.
ARCA grundades 1999 av en grupp rumänska raketentusiaster (leds av företagets verkställande direktör Dumitru Popescu), och ARCA: s ursprungliga fokus var på ballonglanserade raketer. Under företagets historia har ARCA lanserat två stratosfäriska raketer, fyra storskaliga stratosfäriska ballonger och har tilldelats några lukrativa statliga kontrakt för att testa flyg- och rymdutforskningstekniker.
2003 anslöt sig företaget till Ansari X-pristävlingen på 10 miljoner dollar och började arbeta med deras första demonstratorraket. Känd som Demonstrator 2B - en enstegs suborbital raket - raketen lanserades framgångsrikt den 9 september 2004 från Cape Midia Air Force Base. Under åren som följde utvidgade de sin repertoar till att omfatta andra koncept - som Helen raket, Stabilo bemannade fordon och Excelsior Aerospike.
2013 kontraherades ARCA av Europeiska rymdorganisationen (ESA) för att skapa ett släpptestfordon (DTV) som skulle testa de fallskärmskärmskärmar som användes av Schiaperelli lander (som en del av ExoMars-uppdraget). Att ha samma vikt och använda samma fallskärmsinstallationssystem som Schiaperelli, DTV genomförde en fri fallövning som simulerade de dynamiska tryckförhållandena för att komma in i den Martiska atmosfären
Samma år flyttade ARCA till New Mexico, där de fortsatte att arbeta med sina raketserier och andra flyg- och rymdföretag från deras huvudkontor på Las Cruces flygplats. Det var här de introducerade Haas-raketserien - uppkallad för att hedra den österrikiska-rumänska raketpionjären Conrad Haas - som nu består av Haas 2B- och 2C-raketerna.
2B är ett beprövat koncept, utformat för suborbitalflyg för rymdturismens skull. Men från och med den här veckan är 2C nu en del av ARCAs raketfamilj. Förlitar sig på enstegs och en enda Executor-motor, kommer denna raket små satelliter i omloppsbana. Raketen drivs av väteperoxid och fotogen (som kombineras för att skapa ett giftigt bränsle) och mäter (53 fot) lång och (5 fot) i diameter.
2C väger cirka 550 kg (1210 pund) tomma och 16280 kg (35 887 pund) när de är helt bränsle. Det kommer också att kunna tillhandahålla 22900 kg (50 500 lbs) drivkraft vid havsnivån och cirka 33,565 kg (74 000 pund) i vakuum. I denna konfiguration kan raketen leverera 100 kg (220 pund) till Low Earth Orbit (LEO), till en kostnad av $ 1 miljon per lansering (eller $ 10.000 / kg; $ 4545 / lb).
Detta flera gånger mindre vad SpaceX kan göra med dess Falcon 9 raket, som kan leverera 22 800 km nyttolast till bana för 62 miljoner dollar per lansering - vilket fungerar till cirka $ 2719 / kg eller $ 1233 / lb. Man måste dock ta hänsyn till att Falcon 9 är ett tyngre lanseringsfordon och att det finns ytterligare problem som spelar in när det gäller större lanseringsfordon. Som Dumitru Popescu berättade för Space Magazine via e-post:
”Med Haas 2C kan kunden starta den önskade omloppsparametern när han / hon vill. I grund och botten kommer lanseringen anpassas efter kundens behov. En mer rättvis jämförelse blir mellan Haas 2CA och Falcon 1 och Electron. Falcon 1 hade en lanseringskostnad på $ 6,7 miljoner för en föreslagen nyttolast på 670 kg, eller en demonstrerad en på 180 kg. I bästa fall leder detta till samma pris på $ 10 000 / kg. För Electron-raket är kostnaden per lansering 4,9 miljoner dollar för en nyttolast på 150 kg. Detta leder oss till ett pris på $ 32.600 / kg. Falcon 1, Electron, Haas 2CA har sin marknad och en jämförelse med en stor start är enligt min mening inte rättvis. Sammantaget, om vi kommer att kunna hålla det här priset, kommer Haas 2CA på 1 miljon dollar / lansering att bli den billigaste lanseringen i historien. ”
Dessutom har Haas 2C-raket fördelar av det faktum att det är billigare och lättare att tillverka, och att det är SSTO-konfigurationen som ger större flexibilitet och tillförlitlighet.
"När det gäller iscensatta raketer talar vi bokstavligen om fler raketer kombinerade i ett fordon för att uppnå en bana," sade Popsecu. ”Det är definitivt mer kostnadseffektivt att använda en raket än ett fordon tillverkat av flera raketer, eftersom det kräver mindre tid, mindre kvalificerad arbetskraft och mindre krävande transport- och lanseringsoperationer. SSTO kan också erbjuda möjligheten att lansera från en inre rymdport, eftersom det inte finns några första etapper som kommer att falla på marken efter utbrändhet. ”
För att förbereda raketen för lanseringen 2018 samarbetar ARCA för närvarande med NASA genom sitt Cooperative Opportunity Program och med hjälp av Ames, Kennedy, Marshall, Stennis och Johnson Space Center. Popescu pågår också diskussioner med New Mexico Spaceport Authority för att genomföra lanseringar från Spaceport America och ser ut för att säkra ett partnerskap med en amerikansk försvarsbyrå.
Om allt går bra, kommer detta lilla flygbolag att göra rymdflyg historia. Som Popescu sa i ett företags pressmeddelande:
”När Haas 2CA-raket sjösätts kommer det att vara den första raketen i historien som helt placerar sig i en bana. Detta öppnar nya gränser för utforskning av solsystemet eftersom raketen kan fyllas på i omloppsbana och återanvända sin flyg- och motionsmotor, vilket eliminerar behovet av ytterligare övre steg. Efter fullständig kvalifikation kunde fordonet vara drivs från inre rymdportar eftersom det inte finns några etapper som faller på marken vid utbrändhet. Iscensatta raketer, även om de ger mer nyttolastprestanda för samma startmassa, är mindre tillförlitliga på grund av ett ökat antal delar på grund av flyghändelser som begärs genom iscensättning och tändning av överstegsmotorn. Iscensatta raketer anses också vara dyrare eftersom de bokstavligen består av mer än en raket. Tillverkning och montering av fler raketer i en rakett kräver mer, tid, pengar och personal. När SSTO-tekniken, när den har implementerats, kommer att öka rymdflygskänsligheten och sänka kostnaderna till värden som branschen förväntas i decennier. Denna raket kommer också att vara det snabbaste fordonet att nå bana, tar mindre än 5 minuter. ”
Dessutom kommer flygindustrin att ha ett annat företag som vill sänka kostnaderna för lanseringar och utöka inhemsk lanseringsförmåga. Se till att kolla in företagets video om Haas 2C och dess unika egenskaper:
