Ciclo operacional

A nave carregada é instalada na câmara de lançamento perto de Batanga. Primeiro são testados os sistemas de bordo e, depois, os sistemas do acelerador. Em seguida é realizado o teste pré-lançamento do portal gasodinâmico. Os supercondutores de bordo são energizados, e a levitação magnética é acionada e verificada. O túnel já está sob vácuo. Ao comando de lançamento, começa o fornecimento pulsado de energia aos primeiros segmentos do acelerador.

• 0–330 km. A aceleração longitudinal inicial é de ~4g. Uma parcela significativa da energia sustenta a levitação e vence a gravidade.
• 330–~1.800 km, no trecho descendente da curva em S. A aceleração longitudinal diminui suavemente dos 4g iniciais até zero. Ao atravessar as curvas subterrâneas, a nave suporta cargas de até ~4g. Os elementos eletromagnéticos ao redor estabilizam a trajetória.
• ~1.800–2.050 km, no trecho ascendente da curva em S. A aceleração cai a zero à medida que a nave se aproxima do portal. Nos últimos 50 km, ela segue por inércia a ~11 km/s.

Graças ao ponto de lançamento elevado, a nave alcança mais de 10 km de altitude acima do nível do mar a apenas ~30 km do portal, minimizando o efeito da onda de choque sobre o território. Um minuto antes do lançamento da nave, os anéis do portal gasodinâmico são acionados em modo de teste, sem abrir o fechamento mecânico. Quando a nave percorre 45% do túnel, os anéis passam a expelir um fluxo supersônico de ar comprimido, acumulado pelas bombas da última seção durante a evacuação do túnel. Cerca de 10 segundos antes da passagem da nave, injeta-se hidrogênio e a barreira gasodinâmica é acionada em seu modo principal de combustão, formando um fluxo supersônico estável e cônico de gás quente parcialmente ionizado. Três segundos após a ativação bem-sucedida dos anéis e a formação do cone quente com gradiente de barreira, abre-se o portal mecânico.

A barreira também impede a perda do vácuo no túnel e atenua o choque térmico inicial. Em milissegundos, a nave atravessa uma zona previamente preparada de gás rarefeito e aquecido. Essa tecnologia altera o perfil temporal da ação aerodinâmica inicial e elimina a frente de choque ultracurta na passagem entre os meios.

A barreira gasodinâmica não reduz as forças aerodinâmicas totais. Ela estende a carga de impacto da faixa dos microssegundos para a dos milissegundos, reduzindo de modo decisivo as tensões locais, as vibrações e o choque térmico na estrutura da nave.

O fechamento mecânico fecha-se imediatamente após a passagem da nave; logo em seguida, os anéis de jato são desligados.

Em trajetória balística, a nave usa sua massa inercial e sua estrutura resistente para atravessar as camadas densas da atmosfera. As cargas térmicas e dinâmicas máximas ocorrem nos primeiros 10–20 segundos.

Esclarecimento essencial. Ao sair da zona da barreira gasodinâmica, a nave passa imediatamente a interagir com a atmosfera normal na altitude especificada, de ~3.400 m. Todos os cálculos de trajetória, fluxos térmicos e cargas consideram a interação aerodinâmica integral com a atmosfera, sem supor a existência de um “escudo de gás”, de um “canal” ou de um volume rarefeito que acompanhe a nave.

Após deixar a atmosfera, a nave abre os radiadores para dissipar calor. Em seguida, aciona os motores eletromagnéticos de plasma de bordo para fazer correções finas de trajetória e alcançar a órbita de destino, muitas vezes diretamente além da órbita geoestacionária ou rumo aos pontos de Lagrange. A carga útil é então implantada. Na configuração AstroLiner-S, a inserção final e a correção orbital são feitas por um sistema de propulsão química.

Na versão completa da AstroLiner, a saída de órbita utiliza motores eletromagnéticos de plasma. Na configuração AstroLiner-S, a frenagem para deixar a órbita, as correções e as manobras finais são executadas pelo sistema de propulsão química.

Sobre o Atlântico, perto do Gabão, abre-se um sistema de paraquedas de frenagem para reduzir a velocidade. A nave amerissa com pequeno ângulo de ataque sobre um fundo reforçado, projetado para que a superfície aquecida entre em contato com a água fria. Depois da amerissagem, são acionadas as hélices ou os jatos d’água.

Motores próprios alimentados pelo reator de bordo — ou rebocadores de prontidão em caso de falha dos sistemas da nave — levam o veículo ao complexo portuário para inspeção, manutenção, reparo da proteção térmica e preparação do voo seguinte. Na configuração AstroLiner-S, o retorno ao porto é assegurado por baterias, por uma unidade auxiliar de energia ou por rebocadores de prontidão.