دورة التشغيل

يوضع المكوك المحمّل في حجرة الإطلاق قرب Batanga. تُختبر أنظمة المكوك أولاً، ثم أنظمة المسرّع. يلي ذلك اختبار بوابة العبور الغازية الديناميكية قبل الإطلاق. تُشحن الموصلات الفائقة على متن المكوك بالتيار، ثم يُشغّل الرفع المغناطيسي ويُختبر. يكون النفق مفرغاً من الهواء سلفاً. وعند صدور الأمر يبدأ إمداد قطاعات المسرّع الأولى بالطاقة النبضية.

• 0–330 كم. يبلغ التسارع الطولي الابتدائي ~4g. ويُستهلك جزء كبير من الطاقة في الرفع ومقاومة الجاذبية.
• 330–~1,800 كم، الجزء الهابط من المنحنى S. ينخفض التسارع الطولي بسلاسة من 4g عند البداية إلى الصفر. يمر المكوك بالمنحنيات تحت الأرض ويتعرض لأحمال تصل إلى ~4g، فيما تثبّت العناصر الكهرومغناطيسية المحيطة مساره.
• ~1,800–2,050 كم، الجزء الصاعد من المنحنى S. يتراجع التسارع إلى الصفر مع الاقتراب من البوابة. ويقطع المكوك آخر 50 كم بالقصور الذاتي بسرعة ~11 كم/ث.

بفضل ارتفاع نقطة الإطلاق، يتجاوز المكوك ارتفاع 10 كم فوق سطح البحر بعد نحو 30 كم فقط من بوابة الغلاف الجوي، ما يقلل أثر الموجة الصدمية في المنطقة إلى أدنى حد. وقبل إطلاق المكوك بدقيقة واحدة تُشغّل حلقات البوابة الغازية الديناميكية اختبارياً من دون فتح البوابة الميكانيكية. وبعد أن يقطع المكوك 45% من مسار النفق، تمرر الحلقات تياراً فوق صوتي من الهواء المضغوط الذي جمعته مضخات القطاع الأخير أثناء تفريغ النفق. وقبل مرور المكوك بنحو 10 ثوانٍ يُضخ الهيدروجين ويُفعّل الحاجز الغازي الديناميكي في وضع الاحتراق الرئيسي، فينشأ تيار مخروطي ثابت وفوق صوتي من غاز ساخن متأين جزئياً. وبعد نجاح تفعيل الحلقات وتكوين مخروط التدرج الحاجز الساخن بثلاث ثوانٍ تُفتح البوابة الميكانيكية.

يمنع الحاجز أيضاً فقدان الفراغ داخل النفق ويخفف الصدمة الحرارية الأولى. ويعبر المكوك خلال أجزاء من الألف من الثانية منطقة معدّة سلفاً من غاز مخلخل ومسخن. تغيّر هذه التقنية الأساسية التوزيع الزمني للتأثير الديناميكي الهوائي الأول، فتزيل جبهة الصدمة الشديدة القصر عند الانتقال بين الوسطين.

لا يقلل الحاجز الغازي الديناميكي مجموع القوى الديناميكية الهوائية، بل ينقل حمل الصدمة من نطاق الميكروثانية إلى نطاق المللي ثانية، ما يخفض بشدة الإجهادات الموضعية والاهتزازات والصدمة الحرارية في هيكل المكوك.

تُغلق البوابة الميكانيكية فور عبور المكوك، ثم تُوقف حلقات النفث مباشرة.

يتبع المكوك مساراً بالستياً ويستخدم كتلته القصورية وبنيته المتينة لاختراق طبقات الغلاف الجوي الكثيفة. وتبلغ الأحمال الحرارية والديناميكية ذروتها خلال أول 10–20 ثانية.

توضيح أساسي. ما إن يغادر المكوك منطقة الحاجز الغازي الديناميكي حتى يتفاعل مباشرة مع الغلاف الجوي العادي عند الارتفاع المحدد، أي نحو 3,400 م. وتفترض جميع حسابات المسار والتدفق الحراري والأحمال تفاعلاً ديناميكياً هوائياً كاملاً مع الغلاف الجوي، من دون افتراض وجود «درع غازي» أو «قناة» أو حيز مخلخل يرافق المكوك.

بعد مغادرة الغلاف الجوي تُفتح المشعات لتبديد الحرارة. ثم يشغّل المكوك محركات البلازما الكهرومغناطيسية على متنه لإجراء تصحيحات دقيقة للمسار والوصول إلى المدار المستهدف، وغالباً ما يكون ذلك مباشرة إلى ما بعد المدار الثابت بالنسبة إلى الأرض أو نحو نقاط Lagrange. بعدها تُنشر الحمولة. وفي تكوين AstroLiner-S تُنجز عملية الإدخال النهائية وتصحيح المدار بمنظومة دفع كيميائي.

تستخدم نسخة AstroLiner الكاملة محركات البلازما الكهرومغناطيسية لمغادرة المدار. أما في تكوين AstroLiner-S فتتولى منظومة الدفع الكيميائي الكبح لمغادرة المدار والتصحيحات والمناورات النهائية.

فوق المحيط الأطلسي قرب Gabon، تُفتح منظومة مظلات كبح لتخفيض السرعة. ويهبط المكوك على الماء بزاوية هجوم صغيرة فوق قاعه المتين المصمم لتحمل تماس السطح الساخن مع الماء البارد. وبعد الهبوط تُنشر المراوح أو الدافعات المائية.

تنقل محركات المكوك الذاتية، التي يغذيها المفاعل على متنه، أو قاطرات الاستعداد عند تعطل أنظمته، المركبة إلى مجمع الميناء للفحص والصيانة وإصلاح الحماية الحرارية والاستعداد للرحلة التالية. وفي تكوين AstroLiner-S تؤمّن البطاريات أو وحدة طاقة مساعدة أو قاطرات الاستعداد العودة إلى الميناء.