DH-1 (raket)

DH -1 var ett återanvändbart tvåstegs-till- omloppsraketkoncept från cirka 2005 som föreslagits i boken The Rocket Company av Patrick JG Stiennon, David M. Hoerr, Doug Birkholz ( AIAA , 2005). Konceptet beskrivs i det utgångna amerikanska patentet 5568901. DH-1 byggdes aldrig, och dess tillverkningsföretag, AM&M, är också fiktivt. Boken lyfte fram och försökte lösa många problem med att bygga ett billigt återanvändbart fordon via DH-1-designen.

The Rocket Company är ett fiktionsverk, men vetenskapen , tekniken och politiken som ligger till grund för designen av DH-1 beskrivs som mycket genomförbara. Designen är anmärkningsvärd genom att den försöker undvika nya eller obefintliga underteknologier, att förlita sig på mänsklig snarare än datorkontroll, för att överväga den möjliga ekonomin med en mycket liten 5 000 pund (2 300 kg) nyttolastkapacitet ( inklusive pilot), att använda en "pop up first stage" lanseringsprofil, att marknadsföra fordonet för "rymdtillträde" snarare än "lastleverans" och att erbjuda en affärsplan vars avsikt är att sälja DH-1-fordonen själva , snarare än nyttolastutrymme på ett företags bärraket, som för närvarande är normen.

Första stadiet

Det första steget är cylindriskt till formen, 25 fot bred (7,6 m) och 30 fot hög (9,1 m). Den har en tomvikt på 40 000 pund (18 000 kg), bär 168 000 pund (76 000 kg) metan och syre, och en bruttolyftvikt (GLOW) på 209 000 pund (95 000 kg), inklusive det andra steget. Den är utrustad med fem RL-60 och 4 RL-10 underhållsmotorer och 4 små jetlandningsmotorer, alla modifierade för att bränna metan. Vid lanseringen är den monterad på fyra invändiga utskjutningsskenor försedda med pneumatiska stötdämpare, snarare än låst till uppskjutningsramen med explosiva bultar. Genom att tillåta DH-1 att höja sig så snart dragkraften överstiger vikten undviks plötsliga stötbelastningar och gör att den kan sätta sig tillbaka på uppskjutningsramen i händelse av kritiskt motorfel under de första metrarna av flygningen.

Flight är funktionellt likt DC-X . Vid uppskjutning avfyras alla 9 raketer tills DH-1 når 100 000 fot (~30 km). Vid den tidpunkten stängs RL-60s av och stödmotorerna driver raketen upp till 200 000 fot (~60 km) där separation sker. Den första etappens flygprofil är nästan helt vertikal, med endast en liten rörelse i sidled för att hålla sig ovanför uppskjutnings-/landningsområdet. Det första steget faller sedan tillbaka till uppskjutningsplatsen och upplever återinträdesuppvärmning som är ungefär jämförbar med SR-71, släpper ut en droppränna på 120 000 fot och bromsar in och landar framdrivande med 30 sekunders reservbränsle på jetmotorerna.

Andra fasen

Det andra steget är konformat, 20 fot brett (6,1 m), 44 fot högt (13 m) och konvinkel på 11,5 grader. Den har en tomvikt på 17 000 pund (7 700 kg), bär 82 000 pund (37 000 kg) väte och syre och en bruttovikt på 99 000 pund (45 000 kg) vid separation. Den är utrustad med två RL-60 och ett litet RCS-system. På ställhöjd är luften så tunn att motorerna kan optimeras för vakuum utan prestationspåverkan. Inter-tanksektionen fungerar som flyg- och lasthytt. Ström tillhandahålls av batterier och en remsa med solpaneler som löper runt toppen av kabinen. Återinträde är basen först och skyddas av transpirationsvärmesköld, innan en parafoil utplaceras och det övre steget glider ner i horisontellt läge för att landa på tre ben; två utsträckta från basen och en från noskonen.

Flygplansliknande operationer

Ett mycket önskat mål för rymduppskjutning är förmågan att sätta material och människor i omloppsbana med samma tillförlitlighet och jämförande kostnad som kommersiella flygtransporter. För återanvändbara fordon önskas ett fordon som fungerar som ett flygplan, som kan återanvändas genom att endast tanka det. The Rocket Company tar idén ett steg längre och föreslår att fordonen ska säljas som kommersiella fordon, under samma exportregler som en Boeing 747.

När den väl köpts skulle DH-1 fungera som ett specialiserat flygplan som kan användas så ofta eller så sällan som kunden önskar, liknande SR-71, Air Force One eller en UAV. Kunden skulle inte köpa en förmåga att skjuta upp satelliter så mycket som ett komplett rymdprogram för mindre än $400 miljoner (inklusive faciliteter och DH-1) och en årlig kostnad på under $100 miljoner.

Pålitlighet

RL-60-raketen är en expandermotor med sluten cykel och är en uppskalad version av RL-10, en av de mest pålitliga motorerna som någonsin byggts. Även om denna typ av motor inte är lika kapabel att generera samma kraft som SSME, är den mycket mindre komplex och mycket mer tillförlitlig. Expandercykelmotorer behöver inte datorkontroller för att bara fungera. Bränslet som kommer ut ur motorklockans kylsystem är inte heller mycket varmare än rumstemperatur och orsakar därför inte så mycket skada som förbrännare gör.

Den nuvarande materialteknologin är inte upp till att bygga ett enstegsfordon som kan gå i omloppsbana och bära en användbar nyttolast och återvända till jorden i ett skick för att starta igen. DH-1 kommer runt detta problem genom att dela upp uppgiften mellan de två stegen, vilket gör det möjligt för både att arbeta säkert inom kända materialgränser och kända driftmetoder. Ett fordon i DH-1-stil kan därför utformas för tillförlitlighet och säkerhet, snarare än absolut prestanda på bekostnad av dessa kriterier.

Ekonomiska överväganden

Med en beräknad tillverkningskostnad på 65 miljoner dollar och ett försäljningspris på 250 miljoner dollar kunde utvecklingskostnaderna på ~3 miljarder dollar betalas av med cirka 20 försäljningar. Lanseringskostnaderna uppskattades till $1 miljoner (uppskjutning ofta) till $100 miljoner (en gång per år) beroende på hur ofta fordonet användes, med uppskjutningsanläggningar som kostade $100 miljoner och passade in i en 1-mils cirkel. The Rocket Company hävdar att sådan försäljning globalt är möjlig. Potentiella kunder föreslås som NASA, USAF, NATO-länder som Storbritannien, Frankrike, Tyskland och Japan, såväl som privata företag som Virgin Galactic eller Bigelow Aerospace.

The Rocket Company hävdar att med ett antal pålitliga fordon som konkurrerar på en öppen marknad, bör priset så småningom falla till nära den faktiska lanseringskostnaden på under $200 per pund.

Bortom LEO

Den övre scenen är utformad för att fungera i rymden och för att tankas där. Om man antar närvaron av en rymdstation för att lagra drivmedlet, skulle en orbital DH-1 kunna tankas efter 17 uppskjutningar. Att länka två sådana tankade steg från nos till nos skulle få ~35 000 lb (16 ton) till månens yta, Mars-ytan eller geosynkron bana och återvända till stationen. På grund av bränslebehov är kostnaden för dessa platser 6 gånger högre än kostnaden för LEO.

Varianter med en sträckt hytt och en gångjärnsnäsa har också föreslagits. Den förra kunde utrustas i omloppsbana för att transportera människor i jämförelsevis komfort på långa flygningar, medan den senare kunde användas för att transportera skrymmande last som inte skulle passa genom den normala lastluckan. För interplanetära flygningar föreslog boken att man skulle använda en RL-60 modifierad för att köras på metan som var försedd med en motorklockförlängning, som var avtagbar för att tillåta aerobreaking.