DH-1 (صاروخ)

كان DH-1 [1] عبارة عن مفهوم صاروخي قابل لإعادة الاستخدام من مرحلتين ^إلى المدار تم اقتراحه في كتاب The Rocket Company من تأليف Patrick JG Stiennon و David M. Hoerr و Doug Birkholz ( AIAA ، 2005). تم وصف المفهوم في براءة الاختراع الأمريكية المنتهية الصلاحية 5568901. ^[2] لم يتم بناء DH-1 أبدًا، وشركة تصنيعه، AM&M، خيالية أيضًا. سلط الكتاب الضوء على العديد من مشاكل بناء مركبة قابلة لإعادة الاستخدام رخيصة الثمن من خلال تصميم DH-1 وسعى إلى حلها. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

شركة الصواريخ هي عمل خيالي، ولكن العلوم والهندسة والسياسة التي تكمن وراء تصميم DH-1 توصف بأنها قابلة للتنفيذ بدرجة كبيرة. ^{[ وفقًا لمن؟ ]} التصميم جدير بالملاحظة ^{[ بحاجة لمصدر ] لأنه يحاول تجنب التقنيات} الجديدة أو غير الموجودة، والاعتماد على التحكم البشري بدلاً من التحكم الحاسوبي، والنظر في الاقتصاد المحتمل لسعة حمولة صغيرة جدًا تبلغ 5000 رطل (2300 كجم) (بما في ذلك الطيار)، والاستفادة من ملف تعريف إطلاق "المرحلة الأولى المنبثقة"، وتسويق المركبة "للوصول إلى الفضاء" بدلاً من "توصيل البضائع"، وتقديم خطة عمل تهدف إلى بيع مركبات DH-1 نفسها، بدلاً من مساحة الحمولة على مركبة إطلاق الشركة، كما هو الحال حاليًا. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

المرحلة الأولى أسطوانية الشكل، بعرض 25 قدمًا (7.6 مترًا) وارتفاع 30 قدمًا (9.1 مترًا). يبلغ وزنها فارغة 40000 رطل (18000 كجم)، وتحمل 168000 رطل (76000 كجم) من الميثان والأكسجين، ووزن إقلاع إجمالي (GLOW) 209000 رطل (95000 كجم)، بما في ذلك المرحلة الثانية. وهي مزودة بخمسة محركات RL-60 و 4 محركات RL-10 ، و 4 محركات نفاثة صغيرة للهبوط، وكلها معدلة لحرق الميثان. عند الإطلاق، يتم تثبيتها على أربعة قضبان إطلاق داخلية مزودة بامتصاص الصدمات الهوائية، بدلاً من قفلها على إطار الإطلاق بمسامير متفجرة. إن السماح لـ DH-1 بالارتفاع بمجرد أن يتجاوز الدفع الوزن يتجنب أحمال الصدمات المفاجئة ويسمح لها بالاستقرار مرة أخرى على إطار الإطلاق في حالة حدوث فشل خطير في المحرك في الأمتار القليلة الأولى من الرحلة.

الرحلة وظيفيًا مشابهة لـ DC-X . عند الإطلاق، يتم إطلاق جميع الصواريخ التسعة حتى يصل DH-1 إلى 100000 قدم (~30 كم). عند هذه النقطة، يتم إيقاف تشغيل محركات RL-60 وتدفع محركات الدعم الصاروخ حتى 200000 قدم (~60 كم) حيث يحدث الانفصال. يكون ملف تعريف رحلة المرحلة الأولى عموديًا بالكامل تقريبًا، مع حركة جانبية طفيفة فقط للبقاء فوق منطقة الإطلاق / الهبوط. ثم تعود المرحلة الأولى إلى موقع الإطلاق، وتتعرض لتسخين إعادة الدخول مماثل تقريبًا لـ SR-71، وتطلق مظلتها على ارتفاع 120000 قدم، وتتباطأ وتهبط بقوة دفع مع احتياطي وقود لمدة 30 ثانية على المحركات النفاثة.

المرحلة الثانية مخروطية الشكل، عرضها 20 قدمًا (6.1 مترًا)، وارتفاعها 44 قدمًا (13 مترًا)، وزاوية المخروط 11.5 درجة. يبلغ وزنها فارغة 17000 رطل (7700 كجم)، وتحمل 82000 رطل (37000 كجم) من الهيدروجين والأكسجين، ووزنها الإجمالي 99000 رطل (45000 كجم) عند الانفصال. وهي مزودة بمحركين RL-60 ونظام RCS صغير. على ارتفاع التدريج، يكون الهواء رقيقًا جدًا بحيث يمكن تحسين المحركات من أجل الفراغ دون تأثير سلبي على الأداء. يعمل قسم ما بين الخزانات كمقصورة طيران وشحن. يتم توفير الطاقة من خلال البطاريات وشريط من الألواح الشمسية التي تمتد حول الجزء العلوي من المقصورة. تتم إعادة الدخول من القاعدة أولاً ويتم حمايتها بواسطة درع حراري ضد النتح، قبل نشر مظلة طائرة وتنزلق المرحلة العلوية لأسفل في وضع أفقي للهبوط على ثلاث أرجل؛ اثنتان ممتدتان من القاعدة وواحدة من مخروط الأنف.

إن الهدف المنشود من إطلاق المركبات الفضائية هو القدرة على إرسال المواد والأشخاص إلى المدار بنفس الموثوقية والتكلفة النسبية للنقل الجوي التجاري. وبالنسبة للمركبات القابلة لإعادة الاستخدام، فإن الرغبة هي في الحصول على مركبة تعمل مثل الطائرة، والتي يمكن إعادة استخدامها عن طريق إعادة تزويدها بالوقود فقط. وتذهب شركة روكيت إلى أبعد من ذلك، وتقترح بيع المركبات مثل المركبات التجارية، وفقًا لنفس قواعد التصدير التي تنطبق على طائرة بوينج 747.

وبمجرد شرائها، ستعمل الطائرة DH-1 كطائرة متخصصة يمكن استخدامها في كثير من الأحيان أو نادراً حسب رغبة العميل، على غرار طائرة SR-71 أو طائرة الرئاسة أو الطائرات بدون طيار. ولن يشتري العميل القدرة على إطلاق الأقمار الصناعية بقدر ما يشتري برنامجاً فضائياً كاملاً بأقل من 400 مليون دولار (بما في ذلك المرافق وطائرة DH-1) وتكلفة سنوية أقل من 100 مليون دولار.

الصاروخ RL-60 هو محرك توسعي مغلق الدورة، وهو نسخة موسعة من RL-10، أحد أكثر المحركات موثوقية على الإطلاق. ورغم أن هذا النوع من المحركات ليس قادرًا على توليد نفس الطاقة التي يولدها SSME، إلا أنه أقل تعقيدًا وأكثر موثوقية. ولا تحتاج محركات الدورة التوسعية إلى وحدات تحكم حاسوبية لمجرد العمل. كما أن الوقود الخارج من نظام تبريد جرس المحرك ليس أكثر سخونة من درجة حرارة الغرفة، وبالتالي لا يسبب الكثير من الضرر كما تفعل أجهزة الاحتراق المسبق .

لا تصلح تكنولوجيا المواد الحالية لبناء مركبة ذات مرحلة واحدة يمكنها الدخول في مدار، وحمل حمولة مفيدة، والعودة إلى الأرض في حالة تسمح لها بالإطلاق مرة أخرى. يتغلب DH-1 على هذه المشكلة من خلال تقسيم المهمة بين المرحلتين، مما يسمح لكل منهما بالعمل بأمان ضمن حدود المواد المعروفة، وطرق التشغيل المعروفة. وبالتالي يمكن تصميم مركبة على غرار DH-1 لتحقيق الموثوقية والسلامة، بدلاً من الأداء المطلق على حساب هذه المعايير. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

بتكلفة تصنيع تقدر بـ 65 مليون دولار وسعر بيع 250 مليون دولار، يمكن سداد تكاليف التطوير البالغة حوالي 3 مليارات دولار بحوالي 20 عملية بيع. تم تقدير تكاليف الإطلاق بمبلغ 1 مليون دولار (الإطلاق في كثير من الأحيان) إلى 100 مليون دولار (مرة واحدة في السنة) اعتمادًا على عدد مرات تشغيل المركبة، مع تكلفة مرافق الإطلاق 100 مليون دولار وتركيبها داخل دائرة طولها ميل واحد. تؤكد شركة Rocket Company أن مثل هذه المبيعات ممكنة عالميًا. يتم اقتراح العملاء المحتملين مثل وكالة ناسا والقوات الجوية الأمريكية ودول الناتو مثل المملكة المتحدة وفرنسا وألمانيا واليابان، بالإضافة إلى الشركات الخاصة، مثل Virgin Galactic أو Bigelow Aerospace.

تزعم شركة الصواريخ أنه مع وجود عدد من المركبات الموثوقة المتنافسة في سوق مفتوحة، فإن السعر ينبغي أن ينخفض ​​في النهاية إلى ما يقرب من تكلفة الإطلاق الفعلية التي تقل عن 200 دولار للرطل. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تم تصميم المرحلة العليا للعمل في الفضاء، ولتزويدها بالوقود هناك. بافتراض وجود محطة فضائية لتخزين الوقود، يمكن تزويد صاروخ DH-1 المداري بالوقود بعد 17 عملية إطلاق. سيؤدي ربط مرحلتين من هذا القبيل بالوقود أنفًا إلى أنف إلى نقل حوالي 35000 رطل (16 طنًا) إلى سطح القمر أو سطح المريخ أو المدار الجغرافي المتزامن، والعودة إلى المحطة. نظرًا لمتطلبات الوقود، فإن التكلفة في هذه المواقع أكبر بست مرات من التكلفة في المدار الأرضي المنخفض. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

كما تم اقتراح نسخ مختلفة من الطائرة ذات مقصورة ممتدة وأنف مفصلي. يمكن تجهيز النسخة الأولى في المدار لنقل الأشخاص براحة نسبية في الرحلات الطويلة، بينما يمكن استخدام النسخة الثانية لحمل البضائع الضخمة التي لن تمر عبر فتحة الشحن العادية. بالنسبة للرحلات بين الكواكب، اقترح الكتاب استخدام طائرة RL-60 معدلة للعمل بالميثان والتي تم تزويدها بامتداد جرس المحرك، والذي يمكن إزالته للسماح بكبح الهواء. ^{[ بحاجة لمصدر ]}