دورة التشغيل

يُوضَع المكوك المحمّل في حجرة الإطلاق قرب باتانغا. تُختبر أولاً أنظمة المكوك الموجودة على متنه ثم أنظمة المسرّع. بعد ذلك يُجرى اختبار ما قبل الإطلاق للبوابة الغازية الديناميكية. تُغذّى الموصلات الفائقة على متن المكوك بالطاقة، ويُفعّل الرفع المغناطيسي ويُفحص، بينما يكون النفق مفرغاً من الهواء. عند صدور الأمر تبدأ تغذية المقاطع الأولى من المسرّع بطاقة نبضية.

• 0–330 km. تسارع طولي ابتدائي يقارب ~4g. يُستهلك جزء كبير من الطاقة في الرفع المغناطيسي والتغلب على الجاذبية.
• 330–~1800 km (الجزء الهابط من منحنى S). ينخفض التسارع الطولي تدريجياً من 4g عند البداية إلى 0. يمر المكوك عبر الأقواس تحت الأرض ويتعرض لأحمال تصل إلى ~4g. ويُثبَّت المسار بواسطة العناصر الكهرومغناطيسية المحيطة.
• ~1800–2050 km (الجزء الصاعد من منحنى S). ينخفض التسارع إلى الصفر عند الاقتراب من البوابة. ويتحرك المكوك بالقصور الذاتي بسرعة ~11 km/s خلال آخر 50 km.

بفضل ارتفاع نقطة الخروج، يصل المكوك إلى ارتفاع >10 km فوق مستوى البحر على مسافة تقارب ~30 km فقط من البوابة، ما يقلل أثر موجة الصدمة على المنطقة. يُجرى تشغيل اختباري لأحزمة البوابة الغازية الديناميكية قبل إطلاق المكوك بدقيقة، من دون فتح البوابة الميكانيكية. بعد أن يقطع المكوك 45% من مسار النفق، يُمرَّر عبر أحزمة البوابة تدفق فوق صوتي من الهواء المضغوط الذي جمعته مضخات المقطع الأخير أثناء تفريغ النفق. قبل وصول المكوك بنحو ~10 ثوانٍ يبدأ ضخ الهيدروجين ويُفعَّل نظام الحاجز الغازي الديناميكي بالكامل في نمط الاحتراق، مُشكِّلاً تدفقاً فوق صوتياً ثابتاً ومخروطياً من غاز ساخن متأين جزئياً. وبعد 3 ثوانٍ من نجاح تشغيل الأحزمة وتكوّن مخروط التدرج الحاجز الساخن تُفتح البوابة الميكانيكية.

يمنع الحاجز أيضاً فقدان الفراغ في النفق ويخفف الصدمة الحرارية الأولية. وخلال أجزاء من الألف من الثانية يمر المكوك عبر منطقة مُحضَّرة مسبقاً من غاز مخلخل ومسخن. تغيّر هذه التقنية الأساسية التوزيع الزمني للتأثير الديناميكي الهوائي الأولي وتزيل جبهة الصدمة شديدة القصر عند الانتقال بين الوسطين.

لا يقلل الحاجز الغازي الديناميكي القوى الديناميكية الهوائية الكلية، بل يمدد الحمل الصدمي من نطاق الميكروثانية إلى نطاق الميلي ثانية، ما يخفض بدرجة كبيرة الإجهادات الموضعية والاهتزازات والصدمة الحرارية في هيكل المكوك.

يُغلق البوابة الميكانيكية مباشرة بعد مرور المكوك، وبعد ذلك يتم إغلاق أحزمة الطائرات دون تأخير.

يتحرك المكوك على مسار باليستي ويستخدم كتلته القصورية وبنيته المتينة لعبور الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي. وتحدث ذروة الأحمال الحرارية والديناميكية خلال أول 10–20 ثانية.

توضيح أساسي. بعد مغادرة منطقة الحاجز الغازي الديناميكي يتفاعل المكوك فوراً مع الغلاف الجوي العادي عند الارتفاع المحدد (~3400 m). وتُجرى جميع حسابات المسار والتدفقات الحرارية والأحمال الزائدة على أساس التفاعل الديناميكي الهوائي الكامل مع الغلاف الجوي، من دون افتراض وجود «درع غازي» أو «قناة» أو حجم مخلخل يرافق المكوك.

بعد الخروج من الغلاف الجوي تُفتح المشعات لتصريف الحرارة. ثم يشغّل المكوك دافعات البلازما الكهرومغناطيسية على متنه للتصحيح الدقيق للمسار والدخول في المدار المستهدف، وغالباً مباشرة إلى ما وراء GEO أو نحو نقاط لاغرانج. ثم تُنشر الحمولة. وفي تكوين AstroLiner-S تُنفَّذ عملية الإدخال النهائية وتصحيح المدار بواسطة نظام دفع كيميائي.

في نظام AstroLiner الكامل الوظيفة، يتم تنفيذ إزالة المدار باستخدام محركات الدفع البلازما الكهرومغناطيسية. في تشكيل AstroLiner-S، يتم تنفيذ إزالة المدار، والتصحيحات والمناورات النهائية من قبل نظام الدفع الكيميائي.

فوق المحيط الأطلسي قرب الغابون، يُنشر نظام مظلات كابحة لتقليل السرعة. يهبط المكوك على الماء بزاوية هجوم صغيرة على قاع مُعزَّز مصمم لتحمل تماس السطح الساخن مع الماء البارد. وبعد الهبوط المائي تُنشر المراوح أو النفاثات المائية.

يعيد مركبة المكوك المحركات الخاصة بها، التي تعمل بمفاعلها على متن المركبة، أو سحبات الاستعداد في حالة فشل نظام المكوك، المركبة إلى مجمع الميناء للتفتيش والصيانة وإصلاح الحماية الحرارية والاستعداد للرحلة القادمة. في تكوين AstroLiner-S، يتم تقديم العودة إلى الميناء عن طريق البطاريات ووحدة طاقة مساعدة أو سحبات الاستعداد.