Single-stage-to-orbit/hu
Az egyetlen-fokozattal-a-pályára [single-stage-to-orbit] eszköz (ismert rövidítése: SSTO) egy olyan eszköz, amely lépes elérni a keringési pályát több fokozat használata vagy alkotóelemek leválasztása nélkül. Az SSTO jellemzően a kifutópályáról szállnak fel, vagy a kilövőállásról indulnak és a keringési pályát pusztán a járműben tárolt hajtóanyag felhasználásával érik el. Az SSTO-knak nem feltétlen kell a pályára jutás után, visszatérni a légkörbe és leszállni az újratöltéshez, mivel a pályán is teli-tölthetik a tartályaikat csatlakozva más eszközökhöz. Az SSTO építés általánosságban erőteljes megragadása és egyesítése az űrhajó és a repülőgép építésben szerzett ismereteknek, mivel egy olyan eszközt kell építeni, amely mind a világűrben otthonosan mozog, mind a légkörben képes megbízhatóan repülni az aerodinamikus kialakításával.
Az SSTO építés megközelítései
Az SSTO akárcsak a többfokozatú rakéták többfajta kialakításban, többfajta hajtóművel, többféle célra készülhetnek, és a több lehetőséget több szempontból is végig kell gondolni egy SSTO építésekor.
Alapvetően két fő fajtája van az SSTO-nak:
- Az első, a gyakrabban használt elgondolás az egyfokozatú űrrepülőgép, amely vízszintes nekifutással a kifutópályáról száll fel, és a légkörben a szárnyak felhajtóerejével emelkedik, és visszaúton leszállások is repülőgépként viselkedik.
- Ennek a kialakításnak előnye:
- Kisebb tolóerővel is képes elérni a keringési pályát (akár TWR<1 (!) esetben is).
- A légkörbe való belépéskor aerodinamikailag szabályozni a süllyedést és a fékezést.
- A leszállás helyét pontosan meg tudja közelíteni.
- A másik megközelítés az egyfokozatú rakéta, amely függőelegesen száll fel és le.
- Ennek a kialakításnak előnye:
- A megfelelő hajtóművel légkörmentes égitesten módosítások, segédhajtóművek beépítése nélkül is használható.
- Kevésbé kényes a leszállási helyszín simaságára.
Az SSTO hajtóműveinek kiválasztásakor két dolgot kell szem előtt tartani, a tolóerő-súly arányt és a hatékonyságot.
- A szilárd hajtóanyagú rakéták használata nem ésszerű, ugyanis amellett hogy nem szabályozható a teljesítményük és nem rendelkeznek tolóerővektor-eltérítéssel, semmilyen utántöltésre nincs lehetőség. Legfeljebb csak a vészleválasztás kialakításakor kerülhetnek szóba.
- A levegőt igénylő sugárhajtóművek, bár használhatatlanok a világűrben, roppant népszerűek a SSTO építők közt, mivel roppant üzemanyag-hatékonyak, amely megengedi, hogy nagy sebességet és magasságot érjenek el a hajtóanyagkészlet megőrzése mellett, amíg a ritka légkörben rakétákra kapcsolva lehet tovább haladni. A sugárhajtóművek viszont mellőzendők akkor, ha az SSTO leginkább csak oxigén-mentes légkörben fog üzemelni.
- A a folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművek ideálisak az SSTO számára mivel a tolóerő nagysága és legtöbbször iránya is szabályozható. Az SSTO-k esetén a aerospike hajtóművek is kedvezőek, mivel jó a tolóerő-súly arányuk, és a sűrűbb légkörben sem romlik drasztikusan a hatékonyságuk. Az, hogy nem lehet alájuk leválasztható fokozatot építeni, itt nem jelent hátrányt.
- Az ionhajtóművek tolóereje kevés, energiaigénye nagy, hogy akárcsak számításba is jöhessenek.
Mindegyik kialakítás és hajtómű kombinációnál a szerkezetnek kellően szilárnak kell lennie hogy túlélhesse a többszöri felemelkedés és leszállás következményeit, és ezt mind a tömeg és a karbantartásigény megnövekedése nélkül. Ráadásul az újrahasználható járműnek képesnek kell lennie megbízhatóan és stabilan leszállni.
Például a raktári járművek közt az Aeris 4A nevezhető SSTO-nak.