2021. máj 07.

"Big Dumb Booster" amerikai hordozórakéta program . 1961-1966.

írta: Wilson52
"Big Dumb Booster"  amerikai hordozórakéta program . 1961-1966.

Az amerikai űrprogram első éveiben a fő feladat a rakéta-űrrendszerek teljesítményének növelése volt. Gyorsan világossá vált, hogy a műszaki paraméterek növelése jelentős nehézségekkel , és az indítási költségek növekedésével jár. Erre a problémára érdekes megoldást javasoltak a "Big Dumb Booster" koncepció formájában

 Az akkori rakéta-űrrendszer-projekteket a nagy műszaki bonyolultság jellemezte. A nagyobb teljesítmény elérése érdekében új anyagokat fejlesztettek ki és vezettek be, új rakéták ígéretes modelljeit hozták létre, motorokat fejlesztettek ki stb. Mindez a rakéták fejlesztési és gyártási költségeinek növekedését eredményezte.

A General Dynamics NESUX hordozórakéta vázlata.

A számítások azt mutatták, hogy az ilyen megközelítések fenntartása esetén a rakományok indítási költségei legalábbis ugyanazon a szinten maradnának, vagy akár növekedni is kezdhetnének. A koncepció szintjén kardinálisan új döntésekre volt szükség a gazdasági teljesítmény megtartása vagy javítása érdekében. Az első ilyen irányú kutatások az ötvenes évek legvégén kezdődtek, és hamarosan valódi eredményeket hoztak.

A NASA számos magán űrkutatási vállalattal együttműködve számos új koncepciót dolgozott ki a fejlett rendszerek számára. Az egyiknek a Big Dumb Booster - "nagy buta (vagy primitív) hordozórakéta" - volt a neve.

  "Egyszerű" indítórendszer az "olcsó" NEXUS rakétához.

A koncepció lényege az volt, hogy a lehető legjobban leegyszerűsítsék a hordozórakéta és annak egyes alkatrészei tervezését. Ehhez csak a jól kipróbált anyagokat és technológiákat kellett használni, és le kellett mondani az újak kifejlesztéséről. Magát a rakétát és annak alkatrészeit is egyszerűsíteni kellett. Ezzel párhuzamosan a hordozórakétát is növelni kellett a hasznos teher növelésével.
Az első számítások szerint a tervezés és a gyártás ilyen megközelítése lehetővé tette a BDB számára, hogy jelentősen csökkentse az indítási költségeket. A meglévő és leendő "hagyományos" formájú hordozórakétákkal összehasonlítva az új "minták" sokkal gazdaságosabbak voltak. A termelési ráta növekedésére is számítottak.

Így a BDB hordozórakétát gyorsan meg lehet építeni és fel lehet készíteni az indításra, majd nagyobb hasznos terhet lehet pályára állítani. Az előkészítésnek és az indításnak észszerű költségei lettek volna. Mindez jó ösztönző lehetett az űrhajózás további fejlődéséhez, de előbb alapvetően új projekteket kellett kidolgozni és megvalósítani.

A BDB-koncepció kidolgozásában több szervezet - rakéta-űrtechnikai fejlesztők - is részt vett. Számos hordozórakéta-projektet javasoltak és hoztak különböző fokú készültségbe. A javasolt modellek konstrukciójuk és teljesítményjellemzőik tekintetében jelentősen különböztek egymástól, ugyanakkor számos közös jellemzővel rendelkeztek. Az egyszerűsítés és a költségek csökkentése érdekében azt javasolták, hogy a hordozórakétákat ne könnyű ötvözetekből, hanem rendelkezésre álló és jól kipróbált acélokból építsék. Először a martenzív acélok kategóriájába tartozó nagy szilárdságú és képlékeny fajtákat vették figyelembe. Az ilyen anyagok lehetővé tették nagyobb rakéták építését a szükséges szilárdsági paraméterekkel és észszerű költségekkel. Ezenkívül az acélszerkezeteket a vállalatok széles körétől lehetett megrendelni, beleértve a különböző iparágakat a repüléstől a hajóépítésig.

  Az Aerojet Sea Dragon rakétájának vázlata

Egy nagy méretű, nehéz hasznos teherrel rendelkező rakéta nagy teljesítményű meghajtórendszert igényelt, de egy ilyen termék rendkívül drága és bonyolult volt. Javasolták, hogy ezt a problémát a leghatékonyabb hajtóanyagokkal, valamint a hajtóművek kialakításának megváltoztatásával oldják meg. Az egyik fő ötlet ezen a területen a turbószivattyú-egységek, a folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművek egyik legbonyolultabb alkatrészének elvetése volt. A tervek szerint az üzemanyag és az oxidálószer ellátása a tartályokban megnövelt nyomás segítségével történt volna. Ez a megoldás önmagában hatalmas költségcsökkentést jelentett.

A javasolt anyagok és ötvözetek biztosították a megfelelő potenciállal rendelkező nagy méretű szerkezetek építését. A Big Dumb Booster típusú rakéta hasznos teherbírása 400-500 tonnára vagy még többre tehető. A rakéta méretének növelésével a kilövési súly száraz tömeg része csökkent, ami új sikereket és további megtakarításokat ígért.
A rakétákat vagy azok elemeit várhatóan újrafelhasználhatóvá lehetne tenni, amit nagy szilárdságú acélok alkalmazásával segítettek elő. Ennek köszönhetően a tervek szerint további csökkentést értek el az indítási költségekben.

Ahhoz azonban, hogy valódi eredményeket érjenek el, be kellett fejezni a kutatási és fejlesztési munkát, majd be kellett indítani a fejlesztést. Látszólagos egyszerűségük ellenére ezek a szakaszok sok évig tarthattak, és szilárd finanszírozást igényeltek. Ennek ellenére az űripar vállalta ezt a kockázatot, és elkezdett korszerű, "primitív" hordozórakétákat tervezni.

Az első újfajta projektek 1962-ben jelentek meg, és a NASA szakemberei értékelték őket. Ezek a BDB változatok közös gondolatokon alapultak, de másképp használták azokat. Különösen az indítási módszerben voltak különbségek.

  Sea Dragon rakéta felépítése

Az igazi rekorder a General Dynamics által kifejlesztett NEXUS rakéta lenne. Ez egy egyfokozatú hordozórakéta volt, amelynek magassága 122 m, maximális átmérője 45,7 m, 50 méteres stabilizátorokkal. A számított indítási súly elérte a 21,8 ezer tonnát, az alacsony Föld körüli pályára történő indításhoz szükséges hasznos teher - akár 900 tonna is lehetett.Más pályákon a hasznos teherbírás feleannyi volt.
A NEXUS rakétának hasznos terhet kellett pályára állítani, majd ejtőernyők és szilárd üzemanyaggal működő leszállómotorok segítségével leszállást kellett végrehajtania az óceánon. Az ilyen BDB szervizelés után újabb repülést tudott végrehajtani.

Ugyanebben az évben jelent meg az Aerojet Sea Dragon projektje. A tengeri indításhoz szupernehéz hordozórakétát javasolt, és nem igényelt külön indítóberendezést. Ezenkívül az ilyen rakéták gyártásába olyan hajóépítő vállalatokat terveztek bevonni, amelyek rendelkeznek a fémszerkezetek összeszereléséhez szükséges - nem a legösszetettebb - technológiával.

A "tengeri sárkány" kétfokozatú, egyszerűsített folyékony hajtóanyagú rakétákkal épült, mindkettőre. A rakéta hossza elérte a 150 m-t, átmérője pedig a 23 m-t. Tömeg - kb. 10 ezer tonna, hasznos teher - 550 t a. Az első szakaszban 36 millió kgf tolóerejű kerozin-oxigén hajtóművet terveztek. A földi kilövő komplexum helyett kompaktabb rendszert javasoltak. Ezt egy nagy méretű ballaszttartály formájában képzelték el a szükséges eszközökkel, az első fokozat aljára erősítve.

 A Sea Dragon típusú BDB indításának előkészítési folyamata

A tervezők elképzelése szerint a Sea Dragon-t egy hajógyárnak kellett volna elkészítenie a szokásos "hajó" anyagokból. Ezután a terméket vízszintes helyzetben egy vontató segítségével a kilövőhelyre kellett vontatni. Az indítórendszer a rakéta vízszintes helyzetből függőleges helyzetbe történő felállítását biztosította, a hajótest mintegy felének merülésével. Ezután a "Sárkány" beindíthatta a hajtóműveit és felszállhatott. A fokozatok visszatérése ejtőernyők segítségével történt, vízre való leszállással.

A Big Dumb Booster projektjei nagy érdeklődésre tartottak számot a kozmonautika továbbfejlesztése szempontjából. Megvalósításuk azonban számos jellegzetes nehézséggel járt, amelyek leküzdése nélkül lehetetlen volt elérni a kívánt eredményeket. A műszaki javaslatok és projektek józan értékelése a teljes vonal bezárásához vezetett. Az Aeroget, a General Dynamics és más vállalatok által javasolt projektek további kidolgozása nagyon nehéz feladat volt. Az "olcsó" rakéta megalkotása nagy kiadásokat igényelt a projektek fejlesztéséhez és a meglévő technológiák űrtechnológiai alkalmazásra való adaptálásához. Ugyanakkor az így létrejött rakéták a belátható jövőben nem voltak érdekesek: több száz tonnás hasznos teher egyszerűen nem állt rendelkezésre, és nem is volt várható a következő években.

Jelenet a "For All Mankind" sorozatból. Valahogy így nézhetett volna ki a "Tengeri Sárkány" indítása


  A NASA nem találta célszerűnek, hogy időt, pénzt és energiát pazaroljon olyan projektekre, amelyeknek nincs valódi haszna. A hatvanas évek közepére a BDB-n végzett munka megszűnt. E munkák néhány résztvevője megpróbálta más feladatokra áttervezni a projekteket, de ezek még ebben az esetben sem folytatódtak. A BDB munkálatai már a korai szakaszban leálltak, és nem sok pénzt költöttek a kétes hírű programra. Ahogy az amerikai űrhajózás további fejlődése megmutatta, a nehéz és szupernehéz hordozórakétáknak valóban találtak alkalmazást, de a több száz tonnás hasznos teherbírású rendszerek túlzóak, valamint túlságosan bonyolultak és drágák voltak - a kezdeti tervek ellenére.
Forrás:topwar.ru
 
Szólj hozzá

Nexus Rakéta koncept Sea Dragon Big Dumb Booster