Инженеры предположили, что многоразовые ракеты с крыльями будет легче возвращать на место запуска

Ракета Falcon 9, взлетающая с мыса Канаверал

Ракеты-носители многоразового использования стали благом для коммерческой космической отрасли. Восстанавливая и переоборудуя первые ступени ракет, поставщики услуг по запуску значительно снизили стоимость отправки в космос полезной нагрузки и даже экипажа. Помимо первых ступеней, предпринимаются попытки сделать ракеты полностью многоразовыми: от вторых ступеней до обтекателей полезной нагрузки. В настоящее время существует множество стратегий восстановления ракет-носителей, включая их отлов в воздухе с помощью вертолетов и сетей. Однако наиболее предпочтительный метод — самостоятельное возвращение на посадочную площадку при помощи имеющегося у них в запасе топлива.

Эта стратегия требует дополнительного ракетного топлива для повторного приземления ракет, что идет в ущерб массе полезной нагрузки и производительности при подъеме. В качестве альтернативы исследователи из Национального управления аэрокосмических исследований (ONERA) предлагают два новых типа стратегий, которые позволят РН возвращаться на место запуска. Они известны как «возвратное планирование» и «возвратный полёт». Обе архитектуры предполагают использование РН с подъёмными поверхностями (плавниками и крыльями), выполняющими маневры вертикального взлёта и горизонтальной посадки.

Первая ступень ракеты New Shephard возвращается на посадочную площадку

Первая конфигурация объединяет космические и авиационные технологии для возврата первой ступени. Они включают аэродинамический нос, придающие подъёмную силу элементы, приборы и соответствующую силовую авионику, добавленную к начальной ступени. После вертикального взлета и подъёма вторая ступень отбрасывается, а первая вновь запускает часть своих двигателей, чтобы совершить посадку с приводом (аналогично ракетам Falcon 9 и Heavy компании SpaceX). Затем аппарат совершает аэродинамический возврат в атмосферу и скользит обратно к месту посадки, где приземляется горизонтально.

Вторая архитектура полностью исключает использование ракетного топлива и объединяет предыдущие элементы аэронавтики с несколькими турбореактивными двигателями и их двигательными установками для возврата на место старта. После отделения от второй ступени первая ступень осуществляет баллистический и высокоугловой атмосферный возврат в атмосферу. Затем турбореактивные двигатели, установленные в носовой части, запускаются для выполнения крейсерского полета и горизонтальной посадки аппарата. Бейлсдент и его коллеги также описывают «набор для повторного использования», содержащий необходимые компоненты для адаптации ускорителей первой ступени для обеих конфигураций полёта. Как они заявляют:

«Эти комплекты, состоящие из придающих подъёмную силу элементов, носовой части (включая воздухопроницаемую двигательную систему для конфигурации «возвратного полёта») и дополнительных подсистем (например, шасси), могут быть установлены на основном ядре ракеты-носителя для выполнения нескольких многоразовых миссий, а затем сняты и установлены на другую первую ступень, если текущая используется для последней расходной миссии».

Эти комплекты могут использоваться многократно и позволяют адаптировать РН первой ступени к маневрам «возвратного планирования» и «возвратного полёта», предлагая поставщикам коммерческих запусков возможность сделать свои ракеты извлекаемыми или сэкономить топливо. Преимущества включают расширение диапазона операций по извлечению, возможность запуска более тяжёлых полезных нагрузок и (прежде всего) более экономически эффективные услуги по запуску. Это соответствует основной цели коммерческой космической индустрии, которая заключается в снижении стоимости запусков, увеличения возможностей доступа в космос и «коммерциализацию низкой околоземной орбиты».