运行原理

运行周期

StarRoad 从发射准备到轨道作业、着水和维护的完整流程。

准备 发射舱 准备运输器、加速器、高空大气门户和磁悬浮系统。 展开阶段

装载后的运输器被送入巴坦加附近的发射舱。先测试运输器的机载系统,再测试加速器系统,并进行气动门户的发射前试验。随后为机载超导体励磁,启动并检查磁悬浮系统,将隧道抽成真空。接到指令后,脉冲电能开始送入加速器的初始区段。

加速 真空磁悬浮隧道 从 4g 加速逐步转入惯性飞行,达到约 11 km/s。 展开阶段
  • 0–330 km。初始纵向加速度约为 4g。相当一部分能量用于悬浮和克服重力。
  • 330–约 1,800 km,S 形曲线的下降段。纵向加速度从初始 4g 平稳降至 0。运输器沿地下曲线运行,承受最高约 4g 的过载,周围的电磁元件负责稳定轨迹。
  • 约 1,800–2,050 km,S 形曲线的上升段。接近门户时加速度降为零。最后 50 km,运输器以约 11 km/s 的速度依靠惯性滑行。
StarRoad 加速剖面:沿线路的加速度、速度和经过时间
StarRoad 加速剖面:沿线路的加速度、速度和经过时间。
门户 从真空过渡到大气 依次启动气动屏障并开启机械闸门。 展开阶段

由于发射点海拔较高,运输器离开门户约 30 km 时已高于海平面 10 km,从而尽量减小冲击波对地面的影响。运输器发射前一分钟,在不打开机械闸门的情况下试运行气动门户的环形推力带。运输器通过隧道全程的 45% 后,末端区段抽真空时积存的压缩空气经推力带形成超声速气流。运输器到达前约 10 秒,系统供入氢气,气动屏障进入主要燃烧工况,产生稳定、锥形、炽热且部分电离的超声速气流。推力带成功启动并形成热态屏障梯度锥 3 秒后,机械闸门开启。

屏障还可防止隧道真空被破坏,并缓和最初的热冲击。运输器在数毫秒内穿过预先形成的稀薄热气区。这项关键技术改变了初始气动力随时间的分布,消除了介质转换时极短的冲击前沿。

气动屏障不会降低气动力总量,而是把冲击过载从微秒尺度延长到毫秒尺度,从而显著降低运输器结构的局部应力、振动和热冲击。

运输器通过后,机械闸门立即关闭,环形喷气推力带随即停机。

大气段 穿越稠密大气层 弹道式大气飞行,最大载荷集中在最初数秒。 展开阶段

运输器沿弹道轨迹,依靠自身惯性质量和坚固结构穿越稠密大气层。热载荷和动态载荷的峰值出现在最初 10–20 秒。

重要说明。运输器离开气动屏障后,立即与指定高度约 3,400 m 处的正常大气发生作用。所有轨迹、热流和过载计算都以与大气的完整气动作用为基础,不假设存在“气体护盾”“通道”或随行的稀薄空间。

AstroLiner 的机械载荷和热载荷随时间与高度的变化
阻力系数 Cd 为 0.08–0.12 时,机械载荷和热载荷随时间与高度的变化。
轨道 进入太空并开展轨道作业 散热、修正轨迹并部署有效载荷。 展开阶段

离开大气层后,散热器展开并排出热量。随后运输器启动机载电磁等离子体发动机,精细修正轨迹并进入目标轨道,通常可直接前往地球静止轨道以外或拉格朗日点。之后部署有效载荷。AstroLiner-S 构型使用化学推进系统完成末段入轨和轨道修正。

返航 离轨 根据运输器版本制动并修正轨迹。 展开阶段

完整版 AstroLiner 使用电磁等离子体发动机离轨。AstroLiner-S 则由化学推进系统完成离轨制动、修正和最终机动。

着陆 海上着水 降落伞减速、着水并转入海上航行模式。 展开阶段

在加蓬附近的大西洋上空,制动降落伞系统展开以降低速度。运输器以较小迎角用加固底部着水,底部专为炽热表面接触冷水而设计。着水后展开螺旋桨或喷水推进器。

维护 拖带并准备下一航次 返回港口、检查、修复热防护并进行例行维护。 展开阶段

运输器正常时由机载反应堆供电的自有推进器驶往港口;系统故障时由值班拖船拖带。港口设施负责检查、维护、修复热防护并准备下一航次。AstroLiner-S 依靠蓄电池、辅助动力装置或值班拖船返回港口。

直接出发的逻辑

StarRoad 并不以必须停留在近地轨道为前提。其基本思路是利用发射时获得的动能,把货物直接送向高能轨道和拉格朗日点,减少连续加注、轨道拖带和多次火箭发射的需求。