Big Dumb Booster: o rachetă simplă, dar complexă pentru NASA
Schema vehiculului de lansare NESUX de la General Dynamics. În stânga pentru comparație - o adevărată rachetă Atlas
În primii ani ai programului spațial american, sarcina principală a fost îmbunătățirea performanței rachetelor și a sistemelor spațiale. A devenit rapid clar că creșterea parametrilor tehnici este asociată cu dificultăți semnificative și ar trebui să conducă la o creștere a costului lansărilor. O soluție interesantă la această problemă a fost propusă sub forma conceptului Big Dumb Booster.
„Rachetă mare proastă”
Proiectele de rachete și sisteme spațiale din acea vreme se distingeau prin complexitate tehnică ridicată. Pentru a obține performanțe mai mari, au fost dezvoltate și introduse noi materiale, au fost create modele promițătoare de echipamente de toate clasele, au fost dezvoltate motoare etc. Toate acestea au dus la o creștere a costului dezvoltării și producției de rachete.
Calculele au arătat că, dacă se mențin astfel de abordări, costul retragerii mărfurilor va rămâne cel puțin la același nivel sau chiar va începe să crească. Pentru menținerea sau îmbunătățirea performanței economice au fost necesare soluții fundamental noi la nivel de concepte. Primele cercetări în această direcție au început chiar la sfârșitul anilor cincizeci și în curând au dat un rezultat real.
NASA, în colaborare cu o serie de companii aerospațiale private, a lucrat la câteva concepte noi pentru sisteme avansate. Unul dintre ei se numea Big Dumb Booster - „Big stupid (sau primitiv) booster”.
Complex de lansare „simplu” pentru racheta „ieftină” NEXUS
Esența acestui concept a fost simplificarea maximă a designului vehiculului de lansare și a componentelor sale individuale. Pentru aceasta, a fost necesar să se folosească numai materiale și tehnologii bine stăpânite, refuzând să dezvolte altele noi. De asemenea, a fost necesar să se simplifice proiectarea rachetei în sine și a componentelor sale. În același timp, a fost necesară creșterea transportatorului, mărind sarcina utilă a acestuia.
Potrivit primelor estimări, această abordare a proiectării și producției a permis BDB să ofere o reducere drastică a costurilor lansărilor. În comparație cu rachetele de transport existente și promițătoare de aspect „tradițional”, noile modele au fost de multe ori mai economice. De asemenea, era de așteptat o creștere a ratelor de producție.
Astfel, amplificatorul BDB ar putea construi rapid și se pregătește pentru lansare și apoi trimite o sarcină utilă mai mare pe orbită. Pregătirea și lansarea s-ar distinge printr-un cost rezonabil. Toate acestea ar putea deveni un bun stimulent pentru dezvoltarea ulterioară a astronauticii, dar mai întâi a fost necesar să se dezvolte și să implementeze proiecte fundamental noi.
Deciziile fundamentale
Mai multe organizații de dezvoltare a rachetelor și a tehnologiei spațiale au participat la dezvoltarea conceptului BDB. Ei au propus și au adus la diferite grade de pregătire o serie de proiecte de vehicule de lansare. Probele propuse diferă semnificativ unele de altele prin aspectul sau caracteristicile lor, dar în același timp aveau o serie de trăsături comune.
Pentru a simplifica și reduce costul rachetelor, s-a propus să se construiască nu din aliaje ușoare, ci din oțeluri accesibile și bine stăpânite. În primul rând, au fost luate în considerare clasele de înaltă rezistență și dureri din categoria oțelurilor maraging. Astfel de materiale au făcut posibilă construirea de rachete mai mari cu parametrii de rezistență necesari și costuri rezonabile. În plus, structurile din oțel ar putea fi comandate de o gamă largă de întreprinderi, inclusiv. din diverse industrii aviaţie la construcţii navale.
Diagrama rachetei Sea Dragon de la Aerojet
O rachetă mare cu o sarcină mare avea nevoie de un sistem de propulsie puternic, dar un astfel de produs în sine s-a dovedit a fi extrem de costisitor și complex. Această problemă a fost propusă a fi rezolvată prin cele mai eficiente tipuri de combustibil, precum și prin modificarea designului motorului. Una dintre ideile principale în acest domeniu a fost respingerea unităților de turbopompe - una dintre cele mai complexe componente ale unui motor de rachetă. S-a planificat furnizarea de combustibil și oxidant din cauza presiunii crescute din rezervoare. Numai această soluție a oferit o reducere vizibilă a costurilor.
Materialele și aliajele propuse au asigurat construcția unor structuri mari cu potențialul corespunzător. Sarcina utilă a unei rachete Big Dumb Booster ar putea fi mărită la 400-500 de tone sau mai mult. Odată cu creșterea dimensiunii rachetei, ponderea masei uscate în greutatea de lansare a fost redusă, ceea ce promitea noi succese și economii suplimentare.
În viitor, rachetele sau elementele lor puteau fi reutilizate, ceea ce a fost facilitat de utilizarea oțelurilor puternice. Din acest motiv, s-a planificat obținerea unei reduceri suplimentare a costului de lansare.
Cu toate acestea, pentru a obține rezultate reale, a fost necesar să se finalizeze lucrările de cercetare și dezvoltare, iar apoi să se lanseze designul experimental. În ciuda simplității lor aparente, aceste etape s-ar putea întinde pe mulți ani și necesită finanțare substanțială. Cu toate acestea, întreprinderile din industria spațială și-au asumat acest risc și au început să proiecteze vehicule de lansare „primitive” promițătoare.
Proiecte îndrăznețe
Primele proiecte de un nou tip au apărut în 1962 și au fost evaluate de experții NASA. Aceste variante ale BDB s-au bazat pe idei comune, dar le-au folosit în moduri diferite. În special, au existat diferențe chiar și în metoda de lansare.
Dispunerea Sea Dragon
Un adevărat deținător de record ar putea fi racheta NEXUS dezvoltată de General Dynamics. Era un vehicul de lansare cu o singură etapă, cu o înălțime de 122 m și un diametru maxim de 45,7 m, cu stabilizatori cu o deschidere de 50 m. Greutatea estimată a lansării a ajuns la 21,8 mii tone, sarcina utilă pentru lansarea pe orbita joasă a Pământului a fost de până la 900 de tone a fost jumătate.
Racheta NEXUS trebuia să pună încărcătura pe orbită și apoi să aterizeze în oceane folosind parașute și motoare de aterizare cu combustibil solid. După întreținere, un astfel de BDB ar putea efectua un nou zbor.
În același an, a apărut proiectul Sea Dragon de la Aerojet. El a propus un vehicul de lansare pe mare super-greu, care nu a necesitat instalații separate de lansare. În plus, s-a planificat implicarea în producția de astfel de rachete a întreprinderilor de construcții navale care au tehnologiile necesare - nu cele mai complexe - pentru asamblarea structurilor metalice.
„Sea Dragon” a fost construit conform unei scheme în două etape cu motoare rachete simplificate pe ambele. Lungimea rachetei a ajuns la 150 m, diametrul - 23 m. Greutate - aprox. 10 mii de tone, sarcină utilă - 550 de tone pentru LEO. În prima etapă, a fost prevăzut un motor cu kerosen-oxigen cu o tracțiune de 36 milioane kgf. În locul unui complex de lansare la sol, a fost propus un sistem mai compact. A fost realizat sub forma unui rezervor de balast de dimensiuni mari, cu dispozitivele necesare atașate la fundul primei etape.
Procesul de pregătire pentru lansarea Sea Dragon de tip BDB
Așa cum a fost concepută de designeri, racheta Sea Dragon trebuia să fie fabricată de un șantier naval din materialele obișnuite de „navă”. Apoi, cu ajutorul unui remorcher, produsul în poziție orizontală trebuie remorcat până la locul de lansare. Sistemul de lansare a asigurat transferul rachetei dintr-o poziție orizontală în poziție verticală cu un pescaj de aproximativ jumătate din carenă. Apoi „Dragonul” ar putea porni motoarele și decola. Revenirea treptelor s-a realizat cu ajutorul parașutelor cu aterizare pe apă.
Ieftin dar scump
Proiectele de vehicule de lansare super-grele Big Dumb Booster au fost de mare interes în contextul dezvoltării ulterioare a astronauticii. Cu toate acestea, implementarea lor a fost asociată cu o serie de dificultăți caracteristice, fără a le depăși, a fost imposibil de obținut rezultatele dorite. O evaluare sobră a propunerilor și proiectelor tehnice a dus la închiderea întregii direcții.
Dezvoltarea în continuare a proiectelor propuse de la Aeroget, General Dynamics și alte companii a fost o sarcină foarte dificilă. Pentru a crea o rachetă „ieftină”, au fost necesare cheltuieli mari pentru dezvoltarea proiectelor și adaptarea tehnologiilor existente pentru aplicații spațiale. În același timp, rachetele rezultate nu prezentau niciun interes în viitorul previzibil: pur și simplu nu exista încărcătură utilă de sute de tone și nu era de așteptat în următorii ani.
NASA a considerat nepotrivit să cheltuiască timp, bani și efort pe proiecte fără beneficii reale. Pe la mijlocul anilor şaizeci, toate lucrările pe tema BDB încetaseră. Unii dintre participanții la aceste lucrări au încercat să refacă proiecte pentru alte sarcini, dar în acest caz nu au fost continuate. Spre bucuria contribuabililor, lucrările la BDB s-au oprit devreme, iar pe programul dubios nu s-au cheltuit mulți bani.
După cum a arătat dezvoltarea ulterioară a explorării spațiale americane, vehiculele de lansare grele și super-grele și-au găsit folos, dar sistemele cu o capacitate de încărcare utilă de sute de tone au fost redundante, precum și prea complexe și costisitoare - în ciuda planurilor inițiale. Dezvoltarea astronauticii a continuat fără „Racheta primitivă mare” – și a arătat rezultatele dorite.
informații