Az ürprogram a kezdetektől az ürsiklók haláláig

Az ürprogram a kezdetektől az ürsiklók haláláig

A fantom kozmonauta halála

2012. október 31. 16:06, szerda - Balázs Richárd

Nyakunkon a halloween, ami bár hazánkban nem vált ünneppé, ha valaki mégis beöltözne és nem talált volna még megfelelő jelmezt, a Discovery News a fantom kozmonautát ajánlja.

A Szovjetunió kezdeti űrprogramját legalább akkora titkolózás kísérte, mint a kínait, egyfajta rejtélybe burkolva a világűr meghódítására tett kísérleteket. A küldetéseket jobb esetben csak a sikeres földet érés után jelentették be, azonban még ekkor is alig adtak ki részleteket a repülésekről, az információk pedig gyakran félrevezetőek voltak, mint az a jelentés, mely szerint Jurij Gagarin sikeres leszállást hajtott végre Vosztok űrhajójában, miközben ejtőernyős ugrást kellett végrehajtania, így külön ért földet.

A félrevezető információk mellett félreértelmezések sorozatának is köszönhetjük a fantom űrhajósok felbukkanásához, akikről nehéz volt eldönteni, hogy életüket vesztették-e a titkos küldetésekben, vagy léteztek-e egyáltalán. Az egyik legfőbb kérdés, ami 1961 áprilisában felmerült a közvéleményben, hogy vajon más kozmonauták is repültek-e Gagarin történelmi útja előtt, és ha igen, vajon túlélték-e az űrutazást?

Az első szovjet űrrepüléssekkel kapcsolatos híresztelések 1958. elején érték el a nyugatot, még a NASA megalapítása előtt. Egy rejtjelezett moszkvai üzenet közel 300 kilométeres magasságban lezajlott emberi szuborbitális repülésről tett említést. Az üzenetről kiderült, hogy nem egy valós repülésről szól, csupán egy rádióműsor része, a nyugatiakat azonban megragadta a történet. Még ugyanabban az évben egy osztrák rakétamérnök, Hermann Oberth is beszélt egy szuborbitális repülésben életét vesztett pilótáról, miközben semmilyen lényegi információval nem szolgált, a titkos szovjet űrrepülés magját azonban sikerült elültetni a köztudatban.

A dolgok 1959-ben kezdtek igazán felpörögni, amikor az amerikaiak a NASA és Mercury asztronautáinak szovjet megfelelőjének létezésére kezdtek bizonyítékokat keresni. Az szinte senkinek nem volt kérdéses, hogy a szovjetek is rendelkeznek űrprogrammal, a kiszivárgó részletek azonban erősen megkérdőjelezhető és nem hivatalos csatornákon - ipari események mendemondáiból és koktél partik alkalmi beszélgetéseiből érkeztek.

Mindenesetre kezdett összeállni egy vázlatos kép, melyben három II. Világháborús veterán, Belokonyev, Kacsur és Gracsev kapott űrhajós kiképzést, míg egy negyedik kozmonauta, akinek nem ismerték a nevét, állítólag meghalt egy balesetben a kiképzés során. Egy hónappal a hírek után újra előkerült az elveszett űrhajóskadét története. A szovjet Ogonyok hetilap képes beszámolót közölt "Nagy magasságú repülések" címmel orvosok, technikusok és egy életfenntartó rendszert tesztelő alanyok fényképeivel. Azáltal, hogy a képeken csak három férfi, a valódi Belokonyev, Kacsur és Gracsev szerepelt, nem négy, megerősítettnek tekintették a negyedik személy eltűnését. Hogy esetleg nem is űrhajósok voltak? Nem számított, a nyugati újságírók kész tényként tálalták az űrhajós kiképzést, a képeket pedig a kiképző létesítményen készült fotókként adták el. Ahogy egyre több hír érkezett Moszkvából a nagy magasságú repülésekről és az életfenntartó rendszerekről, a képeken látható új embereket ismeretlen kozmonautákként mutatták be, így a nyugat számára már nem is az volt a kérdés, hogy a képeken látható emberek űrhajósok-e, vagy sem, hanem hogy hányan részesülhettek kiképzésben.

1961. február 4-én maguk a szovjetek öntötték az olajat a tűzre, amikor bejelentették egy 7 tonnás Szputnyik küszöbön álló kilövését, ez volt az akkori legnagyobb űrbe feljuttatandó műhold. A nyugati szakértők rádión hallgatták a kilövést, figyelve a hangfoszlányokat, az emberi szívdobbanásokat és az orosz morze-kódot. Ezekből úgy hangzott, mintha egy ember haldokolna, és amikor az adott fokozat leválásnak be kellett volna következnie, a szívverések megálltak, az adás pedig megszakadt. A feltevések szerint a fedélzeten tartózkodó űrhajósok, valószínűleg Belokonyev, Kacsur és Gracsev végzetes balesetet szenvedtek. A kép azonban nem igazán áll össze. A közvetítést egy olyan rádiófrekvencián zajlott, amit a rádióamatőrök is könnyedén befoghattak, így sokan azt gyanítják, hogy egy hamis emberi kilövést sugároztak, vagy emberi hangokat adtak egy ember nélküli kilövéshez, melyben csupán bábuk utaztak, a hangokkal pedig a rádiókapcsolatot tesztelték.

Ugyanennek az évnek az elején több hasonló fantom kilövésről jelentek meg hírek. Április 9-én, mindössze egy nappal Gagarin tervezett repülése előtt érkezett egy beszámoló, miszerint a szovjeteknek sikerült az emberi űrrepülés. A brit kommunista hírlap, a Daily Worker szerint Vlagyimir Szergejevics Iljusin alezredes április 7-én vagy 8-án pályára állt és háromszor megkerülte a Földet Rosszija nevű űrhajójával, majd biztonságos leszállást hajtott végre. A repülés azonban nem volt tökéletes, történt valamilyen műszaki baki és Iljusin zavartan tért vissza a repülésből. Mivel nem volt alkalmas arra, hogy kiállítsák a világ elé, elrejtették, teljesítményét a szőnyeg alá söpörve. Ezt azonban csak kitalációnak minősítették, Iljusin bár kora egyik legkiválóbb pilótája volt, soha nem csatlakozott a szovjet űrprogramhoz.

Mindezek mellet még a Szovjetunióban is felröppentek a hírek a fantom kozmonautákról. Dr. Vlagyimir Goljakovszki egy rejtélyes beteggel találkozott 1961 márciusában, egy súlyos égési sérüléseket szenvedett férfival, aki Szergej Ivanov néven szállítottak be a kórházába. Az orvosnak nem volt információja sem a férfi kilétéről, sem a vele történtekről, a kórtermet őrző katonák látványa azonban meggyőzte, hogy fontos személyről van szó. A férfi nem Ivanov volt, hanem Valentyin Bondarenko, egy kozmonauta, aki egy oxigénkamrában kialakult tűz áldozata lett a kiképzés során, és táplálandó a mendemondákat, halálát szép csendben eltusolták.

Egyetlen elveszett kozmonautáról szóló történet sem bizonyult igaznak, pedig szép számmal akadtak történetek, melyek elterjedéséért a szovjet hírlapok vezetői is nagy részben felelősek voltak a hírek semmitmondó, köntörfalazó, vagy éppen pátoszokkal teli és gyakran elferdített tálalásával, mellyel egy rejtélyes és titkolózó légkört teremtettek. Ugyanakkor a szovjet vezetés sem tett szinte semmit, hogy véget vessen ezeknek a híreszteléseknek és sok esetben már az, hogy nem tagadták a híradásokban megjelent küldetések létezését, elég bizonyíték volt a nyugat számára, hogy ismeretlen férfiak haltak meg az szovjet űrversenyben.

A kezdeti űrprogram teljes képének kibontakozására évtizedeket kellett várni, melyekben voltak ugyan kudarccal végződött ember nélküli kilövések, azonban egyetlen kozmonauta sem vesztette életét a felvázolt rakétakilövésekben Jurij Gagrin repülése előtt.

50 esztendeje jutott el az első ember az űrbe

2011. április 12. 11:10, kedd

Az űrrepülés kezdeteinek utolsó élő legendái adtak találkozót egymásnak hétfőn, hogy megünnepeljék Jurij Gagarin 50 évvel ezelőtti történelmi űrutazását.

Az orosz főváros Űrhajózási Múzeumában tartott találkozón jelen volt többek között Gagarin egyik űrhajóstársa, Alekszej Leonov, az első ember, aki űrsétát hajtott végre, Thomas Stafford, az első közös amerikai-szovjet űrexpedíció, az Apollo-Szojuz Teszt Projekt parancsnoka, Valentina Tyereskova, az első űrben járt nő és Jang Li-vej, az első kínai űrhajós, továbbá a világ űrügynökségeinek vezetői és képviselői.

"A mi űrhajónk nélkül senki nem jutott volna el sehová" - nyilatkozott büszkén a 76 éves Leonov az újságíróknak, miközben a téma kezd újra aktuálissá válni, az űrsiklók kivonásával ugyanis újra a Szojuzok jelentik majd az egyetlen kapcsot az űrhajósok számára a Föld és a világűr között.

Az immár jelképpé vált, a tetején egy ég felé tartó rakétát ábrázoló obeliszk talapzatánál elhelyezkedő kis múzeumban az űrhajózás veteránjai a szovjet űrtörténelem emlékei között idézték fel a múltbéli küldetéseket.

A Kreml hatalmas ünnepségsorozatot rendez Gagarin 1961. április 12-én lezajlott úttörő repülése emlékére, nem csoda, hogy a hétfői találkozó résztvevői is pátosszal teli stílusban emlékeztek meg Oroszország múltban elért eredményeiről és bizakodással ismertették jövőbeli terveit, annak ellenére, hogy az utóbbi időkben több probléma is hátráltatja a nemzet űrprogramját, míg a szovjet időkben a finanszírozás jelentette a legnagyobb kihívást. "A Hold, a hold-program, a Mars a cél" - mondta az egykori textilgyári munkásból űrhajóssá lett 74 éves Tyereskova. "Ez realisztikus"

Oroszország ma is a kazah Bajkonurtól bérli fő kilövőállását, az idén azonban már megkezdődnek saját űrkikötőjük építési munkálatai, ami az Amur-folyó távol-keleti területén, Kínától nem messze fog elhelyezkedni. Vlagyimir Putyin miniszterelnök a hónap elején már elmondta, hogy a hosszú szünet után országa visszatér a bolygóközi kutatásokba, ennek ellenére többen is óvatosan kezelik a témát. "Jelenlegi eredményeink közül sok nyugszik a múlt törekvésein" - nyilatkozott Szergej Krikaljev, orosz kozmonauta. "Ez némi elégedettséggel tölt el. Mint szakmabeli, én természetesen azt szeretném, hogy egy kicsit többet fektessenek be, egy kicsit többet fejlesszenek, egy kicsit többet építsenek"

Az első ember űrbe juttatása a Szovjetunió legnagyobb propaganda győzelme volt az Egyesült Államokkal szemben, ami akárcsak a Szputnyik négy évvel korábbi pályára állítása nagyban hozzájárult a szovjet űrprogram diadalaihoz. A nemzet modern űrprogramja azonban már egyáltalán nem idézi ezt a diadalmenetet, decemberben Oroszország az elmúlt évek legbosszantóbb űrbakiját követte el, amikor három navigációs műhold a kilövést követően az óceánban landolt. Többen úgy vélik, hogy az orosz űrügynökség jelenlegi feje, Anatolij Perminov utolsó szereplése a hét elején kezdődött eseménysorozat.

A 80 esztendős Stafford "kitartást" kívánt az oroszoknak, hangsúlyozva, hogy a rivalizálás már a múlté és szoros nemzetközi összefogást sürgetett. "Nem látok űrversenyt" - mondta. "Együttműködést látok, rengeteg tervvel és ötlettel"

Gagarin első űrrepülését magunk is átélhetjük Christopher Riley filmjén keresztül, ami az interneten is szabadon elérhető. A First Orbit című alkotás ötlete 2010-ben merült fel, amikor a Nemzetközi Űrállomást (ISS) egy kupola alakú kilátóval bővítették, az űrállomás pedig hetente egyszer hasonló pályát jár be, mint Gagarin tette félévszázada, így Paolo Nespoli ISS asztronauta segítségével tavaly januárjában felvették a szükséges képanyagot. "Technikailag a felvételek nem pontosan ugyanazon a magasságon lettek rögzítve, mint amin a Vosztok 1 repült, de elég közel jár ahhoz, hogy egy valós érzetet adjon vissza mindarról, amit Gagarin láthatott periszkópos eszközén keresztül" - mondta Riley, aki az eredeti hang és képanyagokkal kiegészítve készítette el művét.

Megkezdődött az űrsikló program lezárása

2011. július 22. 06:10, péntek

Az utolsó, 13 napos küldetés élelmiszert és létfontosságú ellátmányt juttatott el a Nemzetközi Űrállomásra, ami a legénység fel- és visszajuttatását tekintve mostantól teljes egészében az orosz Szojuz űrkapszulákra lesz utalva. A flotta kulcsszerepet játszott az űrállomás felépítésében és a Hubble Űrtávcső karbantartásában, az elmúlt 30 évben több mint 1,5 millió kilogramm rakományt és 355 embert juttatott az űrbe, az űrsiklók 867.838.205 kilométert tettek. "Az űrsikló megváltoztatta a világról és a világegyetemről alkotott képünket" - nyilatkozott Chris Ferguson, az utolsó küldetés parancsnok a leszállást követően. "Sok érzelem vegyül a mai napba, egy valami azonban vitathatatlan, Amerika nem fogja befejezni az űrkutatást"

Az amerikai részről keletkezett űrt a magánszféra hivatott betölteni, több cég fejleszti a jövő űrtaxijait, amikre azonban még legalább 3-4 évet várniuk kell a NASA űrhajósainak. Az utolsó űrsikló legénység szimbolikus ösztönzésként egy különleges zászlót hagyott az űrállomás fedélzetén, ami még az első űrsikló küldetéssel repült 30 évvel ezelőtt. A Nemzetközi Űrállomást elérő első kereskedelmi legénység egyfajta győzelmi trófeaként megkaparinthatja ezt a zászlót.

Az utolsó repülés utolsó perceire a Kennedy Űrközpont felett tornyosuló sötét felhők ellenére hatalmas tömeg gyűlt össze, csak a kifutópálya környékén kétezer ember várta a leszállást. "Szeretném ha mindenkit, aki részt vett a programban rendkívüli büszkeség töltene el a betöltött szerepéért és tevékenységéért" - mondta a leszállást követő beszédében Charles Bolden, a NASA igazgatója, egykori űrhajós. "A repülést nekünk, többek közt nekem és az Atlantis legénységének kellett teljesítenünk, azonban rendkívüli hálával tartozunk azoknak az ezreknek, tízezreknek országszerte, akik ezt lehetővé tették"

A program hivatalosan csak egy hónap múlva zárul le, de ezt követően is még évekig tarthat az összes tevékenység befejezése, illetve a három évtizednyi adathalmaz archiválása. A NASA az űrsikló műveletek lezárásával megtakarított pénzt egy új űrhajóba és rakétába szeretné fektetni, amivel kiléphetnének az űrállomás pályáján túlra, eljutva egy aszteroidára és a Marsra. Az űrhajó, a Constellation program égisze alatt született Orion, már egészen előrehaladott fejlesztési stádiumban van, a rakétáról azonban még igen keveset tudni, miután az eredeti Ares tervezetet életképtelennek minősítették és az Obama kormányzat teljes egészében elvetette. 

Belépés a légkörbe az űrállomásról nézve

Egy közvélemény kutatás szerint az amerikaiak fele nem ért egyet az űrsikló nyugdíjazásával, a történelmi ellentétek és a nemzeti büszkeség miatt még mindig sokakban kelt visszatetszést, hogy a NASA az oroszoktól bérel üléseket űrhajósai számára. A felmérés szerint az amerikaiak 75 százaléka gondolja úgy, hogy a nemzetnek ki kell fejlesztenie egy új, emberek szállítására alkalmas űrhajót, közülük 87 százalék hiszi, hogy ez meg is fog történni. Úgy tűnik az emberek nem bánják ha ezt nem a szövetségi kormány, hanem a magánszektor valósítja meg, 54 százalék egyetért az emberi űrrepülési tevékenységek magánkézbe adásával.

A SpaceX készen áll az űrsiklók utáni korszakra

2010. február 22. 14:06, hétfő

A SpaceX - teljes nevén a Space Exploration Technologies - új Falcon 9 rakétája már Cape Canaveralban várja bemutatkozását, amit az idei év első félévére terveznek. Az első kísérleti repülést követően, valamikor május és november között már egy teherűrhajót, a Dragont állíthat pályára, ami ellátmányt szállít a Nemzetközi Űrállomásra, 2014-től pedig már űrhajósok is repülhetnének vele.

A Falcon 9 a Cape Canaveral-i összeszerelő csarnokban. Bal oldalon látható a rakéta kilenc Merlin 1C-ből összetevődő hajtóműrendszere, ami az első fokozatot fogja gyorsítani

A céget a PayPal-lal ismertté vált Elon Musk alapította, és kisebb Falcon 1 rakétáival már több műholdat is sikerrel pályára állítottak. "Elon azzal a reménnyel indította ezt a vállalkozást, hogy a professzionális űrhajósok számára elérhetőbbé teszi a világűrt, előremozdítva az emberi űrkutatást" - nyilatkozott a SpaceX elnöke, Gwynne Shotwell a SPACE.com-nak.

Obama elnök döntése értelmében az elkövetkező öt évben az emberi űrrepülés a NASA-tól a kereskedelmi cégek felé fog tolódni, a költségvetés ugyanis 6 milliárd dollárral támogatja a magáncégeket az emberek alacsony földkörüli pályára való eljuttatásában. A SpaceX-nek jelenleg is 1,6 milliárd dolláros szerződése van a NASA-val, ami 12 teherszállító repülést foglal magában az ISS-re. Egy másik cég, a virginiai központú Orbital Sciences szintén egy rakétán dolgozik, amivel ők is egy saját fejlesztésű teherűrhajót juttatnának el az űrállomásra a NASA-val kötött 1,9 milliárdos szerződés égisze alatt, ami 8 repülésre szól.

"Számomra az egyik legizgalmasabb dolog a 2011-es NASA költségvetésben, hogy elismeri az űrkutatás egyik legnagyobb akadályát, hogy a repülésekért fizetni kell" - nyilatkozott Ken Bowersox, a NASA egykori asztronautája, aki jelenleg a SpaceX űrhajós-biztonságért felelős alelnöki posztját tölti be. Bowersox szerint a NASA és a kormány feladata az új célpontok kijelölése, míg a magáncégek, mint a SpaceX dolga, hogy kidolgozza a cél megvalósítását. "Érdekes lesz megfigyelni mi történik, amikor összevegyítjük azokat a képességeket, ami csak a kormánynak van meg, azzal a rugalmassággal és kreativitással, amivel a magánszféra rendelkezik" - tette hozzá.

A Falcon 9 egy másik szemszögből, elől a Dragon, utána a rakéta második fokozata a Merlin Vacuum hajtóművel, és végül az első fokozat

A SpaceX ugyanakkor jó példája a "minden kezdet nehéz" alapelvnek is. A cég 2006 óta három sikertelen kilövést számolhatott el a Falcon 1-el, és csak a negyedik nekifutásra kóstolhatták meg a siker ízét, ami 2008 szeptemberében következett be. Az ötödik kereskedelmi kilövés 2009 júliusában két tiszta indítást jelentett egymás után, ami Shotwell szerint "kritikus mérföldkő" volt a cég életében, de ezzel együtt is akad még bőven legyőzésre váró kihívás. "A történelem azt bizonyítja, hogy az első két repülés, történjen az bármilyen járművel, kínlódás" - magyarázta Shotwell, hozzátéve, hogy a Falcon 9 esetében igen fájdalmas lépéseket tettek meg, hogy már az első repülés zökkenőmentes legyen.

A kétfokozatú rakéta 55 méter magas és 10 450 kilogramm rakományt tud alacsony földkörüli pályára eljuttatni. A cég már készen áll egy nagyobb teljesítményű változat terveivel is, ami két további gyorsító rakétával felszerelve akár 32 tonna terhet is képes lenne az űrbe juttatni. A SpaceX már megépítette két Falcon 9 rakéta fő alkotóelemeit a minősítési és hajómű tesztekhez, vagyis a Cape Canaveralban várakozó rakéta valójában már a harmadik Falcon 9. A valós képességeket azonban az összes számítógépes szimuláció és begyújtási teszt ellenére is csak az első kilövés után fogják megismerni, hangsúlyozta Shotwell.

Bár a SpaceX tervei szerint csak számos ember nélküli teherjárat kilövése után ültetnek űrhajósokat a Dragon fedélzetére, heves ellenállásra készülhetnek a kereskedelmi űrrepülésben részt vállaló többi céggel együtt az Egyesült Államok kongresszusa, valamint a leállított Constellation program támogatói részéről. Egy független tanácsadó bizottság már januárban felhívta a kormány figyelmét arra, hogy a magáncégek nem felelnek meg a NASA emberi űrrepülési szabványainak.

Musk "bizarrnak" nevezte a bizottság értékelésén, mondván, hogy alig fordítottak időt a SpaceX járműveinek vagy adatainak tanulmányozására. "A kereskedelmi cégek termékeik és szolgáltatásaik minőségétől függően tudnak megmaradni egy adott üzletágban és az ISS küldetések minősége egyértelműen tanúsítja a biztonságot és megbízhatóságot" - jegyezte meg Shotwell. "Az elért eredményeinknek köszönhetően vagyunk életben."

Gwynne Shotwell

A NASA még nem szabta meg hivatalosan az űrhajósok szállítását megcélzó kereskedelmi járműveket osztályozó biztonsági standardjait, néhány meglévő iránymutatást azonban már megosztott a versenyszférával, állítják az űrügynökség illetékesei. A SpaceX átmeneti irányvonalakat fogadott el, melyek a jelenlegi legénységi osztályozáson alapulnak a NASA kívánalmainak megfelelően. "Nem számítunk arra, hogy nekünk könnyebb lesz, mint másoknak, és nem is szeretnénk, hogy megkülönböztetettként kezeljenek minket" - mondta Shotwell. "A tőlünk telhető legbiztonságosabb járművet tervezzük."

Öt űrhajós már túlesett a SpaceX Dragon űrhajójához szükséges előzetes kiképzésen, így ők már tudják, hogyan folytassák le az ember nélküli Dragon összekapcsolódási műveleteit az űrállomással, a SpaceX azonban felkészült arra a napra is, amikor maguk az űrhajósok utaznak a Dragonnal. A legnagyobb módosítás ami a teherváltozatot emberi repülésre is alkalmassá teszi egy kilövéskori menekülési rendszer beépítése az asztronauták számára. Ettől eltekintve minimális módosításokat kell végrehajtani, nyilatkozott Musk. "Meggyőződésünk, hogy utasonként 20 millió dollárból ki tudjuk hozni" - mondta Musk, ami valóban nem túl drága, ha figyelembe vesszük azt az 51 millió dollárt, amibe egy orosz Szojuz utazás kerül űrhajósonként a NASA-nak.

Az USA új űrtervei között szerepel az ISS élettartamának 2020-ig való kitolása is, ami szintén kedvező a SpaceX számára. "Ez mindenképpen egy hosszabb távú piacot jelent az ellátmány feltöltési tevékenységeknek" - mondta Shotwell. "Másrészről, úgy vélem, hogy rengeteg pénzt fektettünk be az ISS-be és fontos politikai kapcsolatok kovácsolódtak ebben a folyamatban." Jelenleg a SpaceX teljes egészében a NASA-val kötött szerződésének első fejezetére koncentrál, ami három Dragon repülési demonstrációt is magába foglal. "A NASA 278 millió dolláros befektetéssel egy vadonatúj rakétához és egy teherszállításra alkalmas Dragon űrhajóhoz jut. Ennél jobb árfolyamot nem tudok elképzelni a dollár számára" - összegzett Shotwell.

Sikeres rajtot vett a Falcon 9 rakéta

2010. június 7. 01:21, hétfő

Péntek éjjel pályára állt az új Falcon 9 kereskedelmi rakéta. A próbarepülés a magán űrjárművek egy új korszakát jelenti, melyekkel egy nap a különböző rakományokon túl akár asztronautákat is küldhetnek a világűrbe.

A Space Exploration Technologies - röviden SpaceX - Falcon 9 rakétája magyar idő szerint 20 óra 45 perckor startolt el a floridai Cape Canaveral légibázisról. "Pályára állítottuk Falcon 9 rakétánkat" - összegzett a SpaceX elnöke, a milliárdos Elon Musk, aki korábban a PayPallal ért el sikereket. "Szinte tökéletes volt" - tette hozzá, ami annak szólt, hogy az út a földkörüli pályáig bár zökkenőmentes volt, az egyik fedélzeti kamera enyhe forgást mutatott az emelkedés közben. Az adatok szerint a Falcon második fokozata és a hozzácsatolt Dragon kapszula makett egy enyhén elliptikus pályát vett fel, ami 240 és 330 kilométeres magasság között váltakozott. A tervek szerint a párosnak 250 kilométeres magasságban kellene keringenie.

Magyar idő szerint szombatra virradóan 1 óra 58 perckor újraindították a második fokozat hajtóművét, hogy némileg módosítsák a Falcon pályáját. Musk szerint a forgás nem volt bekalkulálva, ezzel együtt azonban teljes sikerként értékelte a kilövést, amit a nap során több hiba is hátráltatott. A korábbi, 19 óra 30 percre tervezett kilövési kísérletet az utolsó perben szakította félbe a rakéta biztonsági rendszere, ami hibát észlelt a gyújtószerkezetben. Musk elmondása szerint miután kielemezték a hibát, visszaállították a biztonsági paramétert és újraindították a visszaszámlálást. 

     
Klikk a képekre a nagyobb változathoz

Ez utóbbi már a második lefújt start volt, előtte 17 órakor szintén meg kellett szakítani a műveletet, valami ugyanis blokkolta a rakéta telemetriai rendszerét, ami lehetővé teszi a földi csapatnak a jármű távoli nyomon követését. Miután ezt megoldották, a Légierő szólította fel Musk csapatát a várakozásra, az Atlanti-óceánon kijelölt biztonsági zónába - ahol a Falcon 9 első fokozata landol - ugyanis egy hajó tévedt, ezért a vízijármű elnavigálását meg kellett várnia a SpaceX-nek.

Végül miután minden akadály elhárult, és a rendszerek szerint is minden rendben működött, a Falcon9 végrehajthatta első repülését. "Hatalmas mérföldkő ez a SpaceX számára, hiszen rengeteg időt, pénzt és munkát fektettek ebbe a próbarepülésbe" - nyilatkozott Brett Alexander, a Kereskedelmi Űrrepülési Szövetség elnöke.

Musk elmondta, hogy már szinte teljes egészében elkészítették második Falcon 9 rakétájukat is, ami a nyár végén repülhet. Az a küldetés már egy valódi Dragon űrhajót visz magával, amivel demonstrálhatják a második fokozattól való leválást, a pályán történő manőverezést és a visszatérést. A SpaceX jelenleg is rendelkezik egy 1,6 milliárd dolláros szerződéssel, amit a Nemzetközi Űrállomás különböző rakományokkal történő ellátására kötöttek a NASA-val. Ezt a feladatot a Falcon 9 és a Dragon párosával fogják megoldani. Nem kizárt, hogy a Dragon lesz az első magánűrhajó ami egy napon embert juttathat az űrbe.

   

A SpaceX bár nem tartotta elsődleges célkitűzésének, szerette volna begyűjteni és újra felhasználni az óceánba zuhant első fokozatot, amit ejtőernyők tartottak volna a felszínen, a fokozat azonban még a zuhanás közben kettétört.

A sikeres próbarepülés Barack Obama tervezetének is az első mérföldköve, az amerikai elnök ugyanis a kereskedelmi szektor felé tolja a földkörüli űrhajózás feladatkörét, feladva a NASA jelenlegi Constellation tervezetét, ami az űrsiklókat hivatott kiváltani. Roger Handberg űrpolitikai szakértő szerint a sikeres kilövés egy új korszakot szimbolizál, mivel ez az első alkalom, hogy egy teljes egészében magáncég által épített jármű áll pályára, hitelt adva a kereskedelmi szféra ígéreteinek, egyben csendesítve a szkeptikusok kételyeit.

Véget ér az űrkorszak

2011. július 7. 02:14, csütörtök

Az utolsó űrsikló küldetés a tervek szerint 2011. július 8-án hagyja el a Földet. A dátum az űrkadétok álmának szertefoszlásaként vonulhat be a jövő történelemkönyveibe. 

Mekkora a Föld? A kérdésre bármelyik enciklopédiában megtaláljuk a választ: egyenlítői átmérője 12 756 kilométer. De van nekünk egy légkörünk is. Az is számít? Beleértve a létezésünkhöz nélkülözhetetlen levegőjét is, a bolygó tényleges átmérője 13.000 kilométer körül mozog. De már ezt sem nevezhetjük megfelelő méretnek, a Föld ma ennél sokkal nagyobb kiterjedésű - taglalja a The Economist - hiszen a bolygónkat körülvevő vákuum mesterséges holdaktól nyüzsgő közeggé vált, sokuk csupán néhány száz kilométere kering a légkör fölött egyfajta technoszférát alkotva. Jóval több azonban egy gyűrűt alkotva ennél jóval nagyobb, 36 000 kilométeres körben kering - ez az a távolság, amin egy objektum 24 óra alatt kerüli meg a Földet, ezt nevezik geostacionárius pályának.

Ha így tekintünk világunkra, akkor a Föld sokkal nagyobb, mint az a tankönyvekben olvasható, és ebből a szemszögből az űrkorszak óriási sikernek nyilvánítható. Forradalmasította a telekommunikációt, az időjárás előrejelzést, a mezőgazdaságot, az erdőgazdálkodást, sőt még az ásványkincsek felkutatását is, a hadviselésről nem is beszélve. Egyetlen hatalom sem mozgósíthatja többé titokban a fegyveres erőit: a bolygó minden épületének pontos elhelyezkedése meghatározható és a műhold alapú globális helymeghatározó rendszerek oda irányítják a pusztító fegyvereket, ahová csak megalkotóik szeretnék.

Furcsa mód ezek egyike sem szerepelt az űrkorszakot elindító "űrkadétok" víziói között. Bár a mérnökök, mint Wernher von Braun előtt - aki a II. Világháború alatt Németországnak, a hidegháború során pedig Amerikának, az Apollo projekt keretében épített rakétákat - valójában ezeknél sokkal nagyobb célok lebegtek, kénytelenek voltak eladni a lelküket a hadseregnek, hogy valóra válthassák űrutazással kapcsolatos álmaikat. "Az első emberek geostacionárius pályán" nem pont ugyanaz mint "Az első emberek a Holdon".

Az 1950-es és 1960-as évek víziói a kalandról és a világűr felderítéséről szóltak. A korszak amerikai és szovjet űrprogramjainak valósága beépült a Star Trek és a 2001: Űrodüsszeia fantáziájába. A bolygók - lakják azokat idegenek vagy sem - és a szomszédos csillagok mind izgalomban tartották az embereket. Ez az izgalom azonban mára eltűnt, könnyen lehet ugyanis, hogy a 36 000 kilométeres távolság az emberi ambíciók határának bizonyul. Ugyancsak könnyedén megeshet, hogy a fantáziából valósággá vált emberi űrrepülés újra vissza kerül a fantázia birodalmába.

Valószínűleg véget ér az űrkorszak.

A mai űrkadétok persze hevesen tiltakoznának egy ilyen kijelentés ellen. Előcitálnák a magánvállalkozásokat, mint Elon Musk, vagy Richard Branson kezdeményezéseit, akik abban reménykednek, hogy a kereskedelmi űrrepülés egy napon életképessé válik, és ebben nincs is okunk kételkedni. A piac azonban nem tűnik túl nagynak, emellett pedig még sérülékeny is. A kereskedelmi űrrepülés egyik szegmense, az űrturizmus egy luxus szolgáltatás, ami aligha lépi át az alacsony Föld körüli pálya határait. Ha ugyanis Branson egy Hold-utazásban gondolkozna, aligha akadna annyi fizetőképes utasa, akikkel megtérülnének a beruházásai.

A másik szegmens az űrhajósok szállítására épül egyetlen űrállomásunkra, az eddig 100 milliárd dollárt felemésztő ISS-re, ami az egyik legnagyobb pénzkidobás, amit valaha is a tudomány nevében végrehajtottak. A második szegmens létrejötte lehet az oka annak, ami miatt a 2011-es esztendő az űrkadétok álmának szertefoszlásaként vonul majd be a jövő történelem könyveibe. Ez az év jelenti ugyanis az Egyesült Államok űrsikló-programjának a végét, aminek utolsó, 135. küldetése a tervek szerint július 8-án hagyja el a Földet. 

Az űrsiklóra egy újrahasznosítható járműként tekintettek, ami rutinszerűvé teszi az emberek bolygó körüli pályára juttatását. Ehelyett azonban csak a bajok forrásává vált. Kétszer pusztította el a legénységét, pedig ha úgy tekintettek volna rá, mint egy kísérleti jármű (ami valójában volt), akkor nem tűnt volna annyira aggasztónak az egész projekt. A NASA azonban fenntartotta a látszatot, hogy az űrsikló egy hétköznapi űreszköz; az STS műszaki kifejezés, ami magyarul űrszállítmányozási rendszert jelent, mindent elmond, akárcsak a Challenger katasztrófája.

Az űrsikló korszaknak azonban vége. Az ISS a tervek szerint 2020-ig marad pályán. Amint beléptetik a légkörbe, vége a játszmának. Már nincs meg az akarat egy újabb Holdra szálláshoz, egyedül a Mars az, ami még az emberek szeme előtt lebeg. A technológia rendelkezésre áll, a szenvedély, az egykori hév azonban megkopott, legalábbis az űrnagyhatalmaknak tartott USA és Oroszország esetében. Az űrkadétok csak abban reménykedhetnek, hogy Kína felveszi az eldobott stafétabotot. Az új nagyhatalom hasonló célkitűzésekkel vetette bele magát az űr meghódításába, mint 50 évvel ezelőtt John Kennedy nemzete: embert küldenének a Holdra. A filozófia azonban érezhetően más, Pekingben senki nem mondja ki, hogy "az évtized végére ott kell lennünk".

Ezzel együtt, ha sikerül is megismételniük Amerika diadalát, jó eséllyel megismétlődhet a bukás is. A kínai kormány könnyen kimondhatja, hogy "elértük a célunkat" és szép lassan leépítik az egész űrprogramjukat, ahogyan ezt Richard Nixon 1972-ben tette. Ebben az évben zárult le az Apollo-program és azóta egyetlen embert szállító űrhajó sem hagyta el az alacsony Föld körüli pályát.

Jó esetben folytatódni fog a Naprendszer robotfelderítése, de itt is nagy az érdektelenség kockázata. Mára már minden bolygót meglátogattunk és majd' minden szilárd felszínnel rendelkezőn járt leszálló egységünk. Az aszteroidák, holdak és üstökösök mind ott díszelegnek a bélyegalbumunkban. Hacsak nem tűnik fel az élet nyoma a Marson, vagy valamely más váratlan helyen, a közönség érdeklődése az egész iránt eltűnhet. És mindenért a közönség fizet.

A jövőt megbéklyózhatja a Föld új külső határa, a geostacionárius pálya. Ezen belül egyre nagyobb lesz a nyüzsgés, az űr ezen részét - ahogy azt a múltban sok vadon élő fajjal tette - megszelídíti az emberiség. A geostacionárius pályán túl a vákuum üres marad; alkalmanként barangolhatunk benne egy kicsit, mint amikor a kutatók időnként elhagyják szűk állomásaikat az Antarktiszon, hogy egy kicsit körülnézzenek a kietlen jégmezőn, majd gyors ütemben visszatérjenek a melegbe, az élelemhez és a társaikhoz. Az emberiség álmai, melyek a végső határon túlra vágytak, lassan elenyésznek.

Megérkezett az űrállomásra a digitális Szojuz

2010. október 10. 15:06, vasárnap

Vasárnapra virradóan összekapcsolódott az Nemzetközi Űrállomással (ISS) az orosz Szojuz űrhajó egy modernizált változata, fedélzetén két orosz űrhajóssal és egy veterán űrsikló-parancsnokkal.

A Szojuzok történetének első automatikus dokkolását hajtotta végre a korszerűsített TMA-01M jelű űrjármű parancsnokával, az űrállomáson már nagy tapasztalattal rendelkező Alekszander Kalerivel, újonc repülésmérnökével, Oleg Szkripocskával és az amerikai Scott Kelly-vel. Az űrjármű a Zvezda parancsnoki modul tetején elhelyezkedő Pojszk zsilipet vette célba, amit vasárnap hajnali 2 óra 1 perckor értek el. Az átszállásra a megfelelő dokkolási és ellenőrzési procedúrák lefojtatása után 5 óra 9 perckor kerülhetett sor. Az érkezőket a jelenlegi legénység, a 25. expedíció parancsnoka Douglas Wheelock, illetve Shannon Walker és Fjodor Jurcsikin űrhajósok fogadták.

A továbbfejlesztett repülőelektronikával, új repülésvezérlő számítógéppel és frissített szoftverrel ellátott TMA-01M megfelelően, jelentősebb problémák nélkül működött. Az orosz híradások szerint csupán a kilövés előtt akadtak kisebb problémák, arról azonban nem szóltak a források, hogy ezek az új vagy a régi elemeknél adódtak.

"A Szojuz TMA-01M egy digitális űrhajó, digitális jármű. Ahogy azt ma láthattuk is, kiválóan működik, repülése 100 százalékban automatikus volt" - nyilatkozott Vitalij Lopota, az űrhajót építő RSC Energija elnöke. "A Progressz legutóbbi hét repülése is ennek a rendszernek az alkalmazásával zajlott. Mérnökeink folyamatosan figyelemmel kísérték a rendszer működését, különös tekintettel a szoftver működésére. Kisebb problémák mindig akadnak, ezért időnként korrekciókat kellett eszközölni, azonban úgy vélem hatalmas lépést tettünk előre az analóg járműtől a digitálisig. A felújított jármű alkalmazásával egy jövőbeli, új jármű számára készítünk elő egy platformot."

"Igen jelentősek a fejlesztések" - nyilatkozott egy korábbi NASA interjúban Kelly az új Szojuzról. "Korszerűsítették az űrhajósok képernyőit, amivel a járművet kontrolláljuk, így a repülés könnyebbé vált, kevésbé hagyatkozik az emberi beavatkozásra. A legfőbb és legfontosabb változás azonban az új repülésirányító számítógép. Szoftverét a Progressz teherúrhajókkal tesztelték, azonban a Progressz nem úgy tér vissza a légkörbe, mint a Szojuz, ezért a márciusi visszautunk lesz az első alkalom, hogy az új számítógép és a belépő szoftver visszatérés közben is bemutatkozzon."

Bill Gerstenmaier, a NASA űrműveleti vezetője elismerését fejezte ki orosz kollégáinak a modernizált jármű sikeres kilövéséért, az állomás megközelítéséért és a dokkolásért. "Szeretnék gratulálni a teljes műszaki csapatnak a mai csodálatos dokkolásért, különösen, hogy ez egy új digitális Szojuzzal, egy új fedélzeti rendszerrel zajlott" - üdvözölte az orosz felet Gerstenmeier. "Nem hétköznapi feladat egy ilyen sima repülés kivitelezése, ami bizonyítja milyen kemény munkát végeztek a technikusok és a specialisták, hogy biztosítsák a szoftver megfelelő működését. Ezzel kívülről nézve nagyon egyszerűvé tettek egy nagyon nehéz feladatot."

November végéig a jelenlegi hatfős legénység teljesít szolgálatot az űrállomáson, ekkor tér vissza Wheelock, Walker és Jurcsikin a Földre. December közepén újra hat főt számlálhat majd az ISS, érkezik ugyanis Dimitrij Kondratyev, Catherine Coleman és Paolo Nespoli, majd februárban az Endeavour űrsikló utolsó repülésével teljesen benépesül a keringő laboratórium, ekkor érkezik Scott Kelly ikertestvére, Mark, aki az Endeavour parancsnokaként lép majd az ISS fedélzetére.

A megvalósítás útjára lépett a Skylon

2011. május 26. 05:30, csütörtök

Fontos műszaki ellenőrzésen jutott túl egy forradalmi brit űrrepülőgép koncepció. A Skylon hordozórakéta nélkül, kifutópályáról felszállva, majd oda visszatérve oldaná meg az űrrepülést.

Ezúttal az Európai Űrügynökség (ESA) hajtómű szakértői tanulmányozták a koncepció részleteit és nem találtak kivetni valót a tervezetben. A következő fejlesztési lépés a fő újdonságot jelentő Sabre hajtómű földi tesztelése lesz. Ez az erőmű a repülés korai szakaszában akárcsak egy sugárhajtómű, a levegő beszívásával működik, majd a megfelelő magasságban átkapcsol rakéta üzemmódba a légkör elhagyásához. Az egyfokozatos működtetés és újrahasznosíthatóság teszi a Skylont igazán csábító alternatívává, ez a két tulajdonság ugyanis jelentősen csökkentené az űrtevékenységek költségét, állítják a megoldás támogatói.

A brit űrügynökség, a UKSA kérte fel az ESA-t a konstrukció kiértékelésére, az európai szervezet pedig kedden jelentette be, hogy nem észlelt semmilyen egyértelmű hibát. "Az ESA nem azonosított egyetlen kritikus témakört sem, ami meggátolná a hajtómű sikeres beüzemelését" - írja az elemzés. A Skylon fejlesztése közel 30 éve folyik különböző formákban. Az elvet először a British Aeropace és a Rolls Royce vázolta fel az 1980-as években. Ez a koncepció, ami Hotol név alatt futott, műszaki téren több gyenge ponttal is rendelkezett, melyek eredményeként a két repülési cég végül kivonult a tervezetből. A projekten dolgozó mérnökök azonban folytatták elképzeléseik finomítgatását, jelenleg már teljesen függetlenül dolgozva a jármű egy sokkal korszerűbb és életképesebb változatán a cél megvalósítása érdekében létrehozott Reaction Engines Limited (REL) nevű cégnél. 

Az új kihívások teljesítéséhez szükség volt egy új hajtóműre is, ez lett a Sabre, ami hidrogént és oxigént elégetve biztosítja a tolóerőt. A légkör alacsonyabb tartományaiban az oxigént közvetlenül a levegőből szívja be, ezért a 84 méter hosszú űrrepülő esetében a kisebb üzemanyag súlynak köszönhetően magasabb tolóerő-súly arány érhető el, ezáltal képessé válik a világűr egyetlen lépésben történő elérésére, ahelyett hogy különböző hajtóműveket ledobálva hajtsa végre az emelkedést, ahogy azt a jelenlegi rakéták teszik. Egy integrált sugár- és rakétahajtómű működtetése azonban nem mentes a kihívásoktól, sőt egészen egyedi megmérettetést jelent.

Nagy sebességeknél a Sabre-nek 1000 fokos beáramló gázokkal kell megbirkóznia. Ezt a forró levegőt le kell hűtenie a sűrítés és a hidrogénnel közös égés megkezdése előtt. A Reaction Engines válasza egy újszerű előhűtő hőcserélő. Ez egy sor rendkívül finom csövekből álló rendszert jelent, ami kinyeri a hőt és a beszívott gázokat egyetlen századmásodperc alatt -130 Celsius fokra hűti. Normál esetben a levegő nedvesség tartalma gyorsan kicsapódna, jégtakaróval vonva be a csőhálózatot, ami ellehetetlenítené a rendszer működését. A REL azonban kifejlesztett egy fagyásgátló megoldást, ami lehetővé teszi a hőcserélő folyamatos működését.

Az ESA műszaki csapata a saját szemével láthatta és ellenőrizte ezt a "titkos technológiát", megerősítve a működését. Az űrügynökség szakértői szerint már a nyáron tesztelhetik az előhűtő technika valós méretű, működő változatát. "Nem néztünk meg mindent, elsősorban a hajtóműre és a Skylon szerkezetére összpontosítottunk" - magyarázta dr. Mark Ford, az ESA hajtómű részlegének igazgatója. "Azonban abból, amit eddig láttunk, nem észleltünk semmilyen akadályt. Egy rendkívül innovatív technikáról van szó, amennyiben működik"

Ha a nyári teszt program valóban eléri a céljait a Reaction Engines magánbefektetői elvileg 220 millió angol fontnyi tőkét pumpálnak a Skylon következő fejlesztési fázisának elérésébe, ami magába foglalja egy földi demonstrátor legyártását. A demonstrátor bemutatná a Sabre hajtómű teljes körforgását, a légbeszívásos és a rakéta üzemmódokat, illetve a kettő közötti átmenetet is. Egy kilogramm rakomány geostacionárius pályára állításának költsége jelenleg több mint 15.000 dollár, a Skylon újra felhasználhatósága révén azonban ezt 1000 dollár alá csökkentheti, állítja a REL.

Ha a járművet gyártásba szeretnék küldeni, az megközelítőleg 9-12 milliárd dolláros befektetést igényelne, a cég azonban nem számít állami segítségre az összeg előteremtésében. "A kormánynak nincs ilyen jellegű alapja, emellett szeretnénk, ha ez egy magánfinanszírozású projekt maradna" - mondta Alan Bond, a REL vezérigazgatója. "Mindazonáltal a kormány segítségére is számítunk az űrrepülőgép szolgálatba állítása kapcsán, a szükséges tanúsítványok megszerzése és a nemzetközi űrtörvényekkel való harmónia elérésében. A kormány már jelezte segítő szándékát"

Az űrrepülőgépek hattyúdala

2011. április 18. 14:27, hétfő

2011. június 28-án indul a világűrbe az utolsó STS, vagyis űrsikló-misszió, így egy korszak, az újrafelhasználható űrrepülőgépek (legalábbis első) korszaka véget ér. Szeretnénk egy kicsit belemélyedni az űrsiklók történetébe, és ennek sok tekintetben ellentmondásos, de kétségkívül komoly mérnöki eredménynek a kevésbé ismert lapjait felfedni.
X-15, az úttörő

Az X-15 vázlata és főbb elemei egy korabeli ábrán; a 'Rockets' a törzsön és szárnyakon található nyolc kicsi kormány-rakétát takarja

Az 1940-es évek vége és '50-es évek eleje a szuperszonikus sebességről, annak legyőzéséről, és az egyre nagyobb sebességek közben fellépő hatások tanulmányozásáról szólt. Ebben a közegben is igen ambiciózus volt az a program, aminek a célja a hiperszonikus (vagyis a hang sebességénél ötször gyorsabb, más szóval Mach 5 feletti) repüléssel kapcsolatos tapasztalatszerzés volt. A célhoz két komoly problémát kellett megoldani: az egyik a túlmelegedés, ugyanis a légkörben a nagy sebesség miatt fellépő súrlódástól jelentősen felhevült a gép felülete, a másik probléma pedig az, hogy ilyen nagy sebességnél is stabil és irányítható maradjon a gép.

Korai X-15, az XLR-99 hajtómű helyett még két XLR-11-essel

Hogy a futómű ne vegyel el értékes belteret, a gép gumikerekes főfutók helyett két kis "sílécet" használt leszállásnál

Az első probléma megoldását a "forró szerkezet" megközelítéssel próbálták orvosolni. Ez annyit tesz, hogy mivel főleg azok a felületek hevülnek fel, amelyek először találkoznak a légárammal - a gép orra és a szárnyak elülső éle, amit belépőélnek neveznek - ezeket igen nagy hőtűrésű fémötvözetből készítik. Emellett az egész gépet úgy alakítják ki, hogy kihasználják a fémek jó hővezető képességét, vagyis a keletkező hőt a felforrósodott részek átadják a környező szerkezeti elemeknek, amelyek átmelegedve hőt vonnak el azoktól.

Így az egész gép felmelegszik (akár 300 Celsius-fokra), de cserébe a hőterhelés kezelhető szintre (600-650 Celsiusra) csökkent a kritikus helyeken. Természetesen hogy a pilóta és a fedélzeti elektronika eközben ne süljön ropogósra, azokat aktívan hűteni kell. Később a nagy sebességű teszteknél még ez is kevésnek bizonyult - elégő festéssel kellett ellátni a gépet, amely miközben lepörkölődik a gép felszínéről, hőt von el, így óvva meg a gép testét.

Egy tipikus X-15 repülési profil

X-15 indításra készen az egyik NB-52 szárnya alatt

A stabilitást és irányíthatóságot rövid, de vaskos szárnyal és háromszög keresztmetszetű vezérsíkokkal oldották meg. Kisméretű rakétamotorokat építettek az orrba és a gép farkába, hogy biztosítsák az irányíthatóságot akkor is, amikor a légkör felső mezsgyéjében járva a vezérsíkok már nem elegendőek a gép irányításához.

Egy későbbi X-15/NB-52 páros, itt már a levegőben (katt a nagy képért)

Érdekesség, hogy a NACA (a NASA elődje) számára a legkézenfekvőbb válasz a szovjet emberes űrrepülés "veszélyére" az X-15 egy lekönnyített változata, az X-15B lett volna. Ezt három vagy négy Navaho típusú rakéta által juttattak volna a felső légkörbe, hogy saját XLR-99-es hajtóművével álljon igen alacsony Föld körüli pályára. Ám a politikai akarat keresztülhúzta ezt a tervet, Eisenhower elnök létrehozta a NASA-t, amibe beleolvasztották a NACA-t. A NASA felelős főmérnöke, Max Fagot pedig Von Braun-nak és a hordozórakéta alapú elképzelésnek adott lehetőséget, így az X-15B első körben el lett kaszálva a Mercury-űrkabin érdekében.

Az X-15-ben később megjelent nagy tolóerejű, szabályozható teljesítményű, folyékony hajtóanyagú XLR-99 hajtómű az első volt a maga nemében. Gyakorlatilag az X-15 vezette fel a későbbi űrsikló-programot, az X-15 által végrehajtott nagy magasságú repülésprofilok (gyorsítás emelkedés közben, pár perces súlytalanság, majd visszatérés a sűrűbb légkörbe, és vitorlázógépként leszállni), pedig gyakorlatilag egy egyszerűbb változata annak, amit két évtizeddel később az űrrepülőgépek hajtottak végre. A vezérsíkokkal / irányító rakétamotorokkal való kormányzás és a változtatható tolóerejű rakétahajtómű ugyanúgy megtalálható mindkettőn.

Az X-15 első repülése 1959-ben történt. Ahogy még utána 198 alkalommal, egy NB-52 szárnya alól indult, az utolsót végül 1968. október 24-én hajtották végre. (Lett volna egy 200. jubileumi repülés, de az műszaki okok miatt elmaradt.) A három megépült gépből a másodikat egy leszállás közbeni baleset után, 1964-ben átépítették. Két ledobható póttartály került a hasára, amellyel már két és fél percig tudta működtetni a hajtóműveit. A gép 7 274 km/h sebességet ért el még abban az évben. A repülési magasság terén a csúcs 107,8 km volt 1963-ban. Ugyan ezek az értékek a már bőven repkedő űrhajókhoz képest elég szegényesek voltak, de a maga nemében az X-15 úttörő volt, hiszen az űrrepülőgép előbbi korszak leggyorsabb és legmagasabbra jutott repülőgépe volt.

Póttartállyal és hővédő festékkel ellátott X-15A-2 (katt a nagy képért)

Sajnos a tragédia sem kerülte el azonban a programot, a harmadik tesztgép 1967 novemberében hiperszonikus sebességnél vibrálni kezdett, és 18 kilométer magasban széttört. Pilótája, Michael J. Adams az életét vesztette. Ezzel együtt is az X-15 tesztgépek hihetetlen sok adatot gyűjtöttek, és bebizonyították, hogy lehetséges a légkörbe való visszatérésnél a nagy sebesség közbeni irányítható repülés.

Ugyan az X-15-ben volt katapultülés, de a biztonságot leginkább a jól láthatóan megerősített pilótafülke nyújtotta

Az űrrepülőgépek hattyúdala

2011. április 18. 14:27, hétfő

Dyna-Soar, alias X-20, ami majdnem

A mérnökök már az 1950-es évek közepén, a még csak formálódó X-15 ellenére már a következő lépésen kezdtek el dolgozni (pedig az X-15 még el sem emelkedett a földről.). Egyszerre négy elképzelést is felvázoltak, a RoBo-t (Rocket Bomber - nevéből kitalálható, hogy egyfajta űr-bombázó), a Hywards-ot (egy X-15 utáni hiperszonikus tesztgép) és két, űrugrást végrehajtó kémrepülőgépet (Bell Brass és System 118-P). A négy dudás egy csárdában nehezen fért meg, de ennek ellenére az elképzelések megtalálták a saját támogatóikat. Négy felé egyszerre folytatni a kutatást-fejlesztést finoman szólva is kaotikus lett volna, ezért kellett egy az X-15-höz hasonlóan jól összefogott program, amelyben a légierő, a haditengerészet és a NACA elképzelései is teret nyerhetnek.

Sänger hiperszonikus gép-makettje az 1930-as évekből

Végül egy olyan program kezdett el formálódni, amely Eugen Sänger, egy német mérnök elképzelésére építettek, amellyel eredetileg egy interkontinentális bombázó elérhette volna az Egyesült Államokat. Sänger bombázója 145 kilométer magasra "ugrott" volna egy gyorsítórakétával és a gép saját rakétahajtóművével, azután lassan visszaereszkedve a légkörbe, sebességet gyűjtve a pilóta felemeli a gép orrát, hogy ismét magasabbra emelkedjen. Ilyen hullámvasút-szerű repülési pályával számításai szerint akár 24 000 km-re is elrepülhetett volna a gép, vagyis megkerülhette volna a Földet, és 4 tonnányi bombaterhet dobhat az útvonalba eső célpontra. 

Sänger bombázójának pályája a Föld körül (1944-es ábra)

Az amerikai légierőnél "Dynamic Soar-nak", vagyis dinamikus szárnyalásnak nevezték el ezt a repülési profilt, a program neve ennek rövidítéséből "Dyna-Soar" lett. Úgy döntöttek, hogy a négy eredeti elképzelésből a tesztgép lesz a Dyna-Soar I., a kémfeladatokra használatos verzió a második lépcső, vagyis a Dyna-Soar II., végül az űrbombázó változat a Dyna-Soar III. Csakhogy egy homokszem került a gépezetbe: a légierő Kutató és Fejlesztő Parancsnoksága (Air Research and Development Command - ARDC), amely felügyelte az egészet, nem tudta pontosan megindokolni, miért van szükség ezekhez a Dyna-Soar-ra.

Dyna-Soar makett, ha minden igaz, 1962-ből

Az eredeti űrbombázó elképzeléssel az volt a baj, hogy ekkor a nukleáris robbanófejek nagy távolságra való célba juttatására már három ballisztikus rakétaprogram is gőzerővel folyt (Atlas, Titan és Thor). A ballisztikus rakéták olcsóbbak voltak, könnyen telepíthetőek, sokkal kevesebb előkészítést és előmunkálatot igényelt az indítása, illetve nem utolsó sorban nincs pilótájuk, tehát veszélyeztetve sincs senki a bombázás folyamán (érdekes érv, figyelembe véve, hogy egy nukleáris világégés eszközéről beszélünk...). 

Dyna-Soar makett; a mellette álló emberek jól mutatják a méreteit

A kém-űrrepülő elképzelésnek az tett keresztbe, hogy a CIA ekkor már dolgozott a kamerákkal felszerelt kémműholdján, amit 1960-ban fel is juttattak a világűrbe. Az pedig még az Egyesült Államokban is fejvakarásra adott okott, hogy azonos célra párhuzamosan két egymástól teljesen eltérő eszközt fejleszenek és építsenek ki. A tesztrepülőgép-elképzeléssel pedig az volt a baj, hogy többé-kevésbé az X-15 ugyanezt vizsgálta, persze egy nagyságrenddel kisebb sebesség mellett. Mégis paradox módon csak ez volt az, ami úgy-ahogy eladhatta a programot a döntéshozóknak.

Festmény egy (feltételezett) korai Dyna-Soar indításról

Természetesen további elképzelések is akadtak bőven, mire lehetne az Dyna-Soart használni, az ellenséges (szovjet) műholdak megvizsgálásán át a nagy sebességű tesztrepülésekig. Csakhogy mindegyik odafogyottnak tűnt, hiszen volt rá más, jobb program. Ráadásul az Eisenhower kabinetben akadtak olyan nézetek, hogy nem kellene a világűrbe fegyvert telepíteni, az csak egy újabb fegyverkezési versenyt indítana el.

Edward J. Dwight Jr. százados, kezében egy X-20 modell, mellette egy Titan III.C hordozó rakéta makett, 1963-ban. Ő lehetett volna az első fekete bőrű űrhajós, de a politika közbeszólt.

Jól mutatja a faramuci helyzetett a hordozórakéta kiválasztása és a repülési profil alakulása. 1960-ban Titan I. rakéta orráról csak űrugrást terveztek, tehát alapvetően nagy sebességű, hiperszonikus tesztrepüléseket. 1961-ben a nagyobb Titan II. került elő, majd végül 1962-ben a Titan III.C, amely már képes volt Föld körüli pályára állítani a Dyna-Soart - amely eredetileg éppen arról kapta a nevét, hogy nem áll Föld körüli pályára, hanem a légkörben kacsázó kőként kerüli meg azt.

A gép fejlesztése ettől függetlenül gőzerővel haladt, összesen 10 gépre szóló megrendelést adtak le 1961-ben. Az X-15-nél már kipróbált "forró szerkezet" elven épült fel a gép hővédelme. A kritikus helyeken olyan acélötvezeteket terveztek beépíteni, amelyeket a gázturbinás sugárhajtóművek lapátjaihoz fejlesztettek ki, és igen magas olvadási pontjuk volt. A pilótafülke öt ablakából az elülső hármat egészen a leszállás előttig egy hővédő pajzs óvta. Hogy a pilótafülkét és a két köbméteres rakteret megóvják az akár 980 Celsius fokra is felmelegedő sárkányszerkezet hőjétől vízhűtést alkalmaztak, így visszatérés közben a pilótafülkében elviekben legfeljebb 46 fokig emelkedhetett a hőmérséklet. A gép rakétahajtóművel nem rendelkezett, az 1962-es változat egy kis rakétafokozattal rendelkezett a légkörbe való visszatérés biztosításához. 

Kései X-20 fantáziarajz az 1962-'63-as évekből

1962-ben bemutatták a Dyna-Soar életnagyságú makettjét, és megnevezték azt a 6 asztronautát, akik majd a világűrbe feljutnak. (Érdekesség, hogy a hat között volt Niel Armstrong is, aki később az X-15 programban is tesztpilóta volt, majd ugye az Apollo-11 parancsnoka.) Az első szériagépet 1964 végén adták volna át a légierőnek, 1965-ben pedig indulhatott volna a világűrbe (Niel Armstronggal a botkormány mögött).

A Boeing már elköltött az 530 millió dolláros fejlesztési keretből mintegy 270 milliót, és addig tartotta magát a tervezett költségekhez. Az X-20 alapján három további alváltozatot is felvázoltak: az X-20A a katonai missziók tesztjárművét, az X-20B pedig már bevethető, rendszerbe állítható katonai űrhajót takar. Ezen kívül egy nagyobb méretű gépről is készült terv, az X-20X két fős személyzettel rendelkezett, már 14 napot tölthetett volna a világűrben, 1972-re lehetett volna kész. 

Festmény arról, ahogy az X-20 belép a légkörbe

Robert McNamara, a Kennedy-kabinet védelmi minisztere feltette a kérdést, hogy mire akarja a légierő igazából használni az X-20-ast? Az egyetlen dolog, amit más program még fedett le teljesen az a magas hiperszonikus sebességű (Mach 10-20) visszatéréskor történő irányítható repüléssel foglalkozó kutatás. A gép nem képes hosszabb ideig a világűrben tartózkodni, a raktere pedig jelképes, így nem képes semmiféle valóban komoly hasznos terhet feljuttatni. Vagyis visszaütött a korábbi, Eisenhower-féle "fegyvert nem vihet" utasítás.

Eközben egy elemzést is kértek, hogy összevessék a Gemini űrhajót és az X-20-at abból a szempontból, hogy melyik alkalmas a katonai célú űrprogramok kiszolgálására. Az elemzés azt hozta ki, hogy a Gemini is tökéletesen megfelel a célnak - így McNamara arra utasította a légierőt, hogy a MOL kém-űrállomáshoz és egyéb katonai célú programjaihoz a Geminit használják. Az X-20 programot tehát 1963-ban végleg leállították, és az űjrafelhasználható űrrepülőgép az 1960-as évek végéig lekerült a napirendről.

Az űrrepülőgépek hattyúdala II. rész

2011. április 28. 02:45, csütörtök

Az űrsikló az elmúlt 30 évben az emberes űrprogram ikonja volt, mi azonban még csak az életre hívásának körülményeinél járunk az űrsikló nyugdíjazásának alkalmából indított sorozatunkban. A NASA aranykora

Az 1940-es évek vége, és főleg az 1950-es évek az emberes űrrepülésről történő álmodozással telt. Abban az időben, amikor az átlagembernek a technika kézzel fogható csúcsa a - szigorúan elektroncsöves - rádió volt, a hatalmas űrállomásokról, emberes Hold-, sőt Mars-utazásokról készült tervek, és az azokhoz készült fantáziarajzok meseszerűen hatottak. 1952-ben a Collier'sújság hat számon keresztül mutatta be a világűr meghódításának lehetőségeit, meseszép ábrákkal körítve. Még be is árazták az álmokat: hozzávetőleg 4 milliárd dollárból kihozható lenne, szólt a csábos üzenet - csakhogy ez kétszer annyi, mint amennyibe a Manhattan-projekt, vagyis az atombomba kifejlesztése került. Egyszerűbben szólva a világűr elérhető, csak éppen őrülten drágán, így senki sem érzett igazán komoly késztetést, hogy meg is valósítsa ezeket az álmokat.

Egy szárnyas űrrakéta és egy forgó űrállomás rajza a Collier's-ből (Klikk a nagy változatért)

Azonban a Szovjetunió 1957. október negyedikén Föld körüli pályára állította a világ első műholdját, majd 1961. április 12-én világűrbe juttatta az első embert, Jurij Gagarint. Az Egyesült Államok ugyan ott loholt a konkurens szuperhatalom nyakán, de ekkoriban nem volt kérdéses, hogy az űrhajózásban, űrkutatásban a szovjetek lépéselőnyben vannak. Erre válaszul John F. Kennedy 1961. május 25-én nagy bejelentést tett, miszerint az évtized vége előtt amerikai ember lép a Holdra. 

Kennedy 1961. május 25-ei beszéde, a NASA aranykorának kezdete

A NASA számára kiadott feladat hihetetlen összetett és bonyolult volt, számtalan kérdésre kellett választ találni, hogy egy ilyen feladatot meg tudjanak valósítani. Szükség volt egy olyan hordozóeszköre, ami képes nagy terhet a Hold felé elindítani, meg kellett tervezni egy ilyen utazásra alkalmas űrhajót, egy Holdon landolásra alkalmas holdkompot, űrruhára van szükség, és még milliárdnyi problémát megoldani. Mindezt ráadásul alig több, mint nyolc év alatt. 

Egy diakép az egyik korai NASA holdprogram-tervezetből

A kihívás hatalmas, ám meg kell hagyni, hogy a kormányzat nem csak konkrét, jól meghatározható célokat fogalmazott meg, hanem a szükséges erőforrásokat is biztosította a NASA számára. A Hold-program várható költségeit 1958-ban 1,5 milliárd dollárra becsülték (itt most akkori értéken számolunk), 1961-ben a NASA saját becslése 7 milliárd dollár volt, de a bizonytalansági tényezők miatt 10-12 milliárd dollárra növelték ezt. James Webb, a NASA akkori vezetője amikor ez a becslési érték az asztalára került, kijavította 20 milliárd dollárra, és ezzel az összeggel továbbitatta Johnson alelnök számára. A Kongresszus pedig ezt a hihetetlen összeget jóváhagyta.

A NASA a csúcsidőszakban, 1966-ban 4,5 milliárd dollárból gazdálkodott, ez ma csaknem 30 milliárd dollárnak felelne meg. Viszonyításképpen, a NASA 2011-es költségvetése ennek kevesebb, mint kétharmada, 18,5 milliárd dollár. Visszatérve még az Apollo program összköltségére, az 1973-ban 25,4 milliárdra rúgott (ismét akkori áron), tehát Webb merész húzása még így is optimistának hatott utólag.

James Webb, a NASA vezetője 1961 és 1968 között

A két fő probléma már ekkor kezdett körvonalazódni. Az első természetesen a költségek. Noha soha nem volt rá ígéret, a NASA alapvetően arra rendezkedett be, hogy az Apollo-program után is azonos szinten marad a költségvetése. Azt ugyanakkor ők is látták, hogy ilyen árak (45 millió dollár egy Saturn I-B, 185 millió dollár egy Saturn V.) mellett ez hosszútávon nem vállalható, de ekkor még a cél az volt, hogy 1969 vége előtt (amerikai) ember lába érintse a Hold porát. A gazdaságosság nem volt tényező, csak az, hogy megvalósuljon a cél. A költségek nagyon nagy hányadát a gigászi Saturn V. hordozórakéta kifejlesztése és megépítése tette ki, egészen pontosan a 25,4 milliárd dolláros végösszegből mintegy hat és fél milliárdot emésztett fel. Egyetlen Saturn V. indítás 1969-ben hozzávetőleg 185 millió dollárba került, ez a Hold felé indított út költségének mintegy felét jelentette. Összehasonlításképpen, akkoriban egy Boeing 727-es utasszállító repülőgép 4,2 millió dollárt kóstált. Ahhoz, hogy az Apollo program után a NASA további célokat érhessen el, ezt az összeget valahogy le kellett csökkentenie.

A másik fő probléma a NASA számára az volt, hogy igazából nem tudták, hogy mit is csináljanak azután, hogy embert küldtek a Holdra. Maga az Apollo program viszonylagosan jó támogatottságot élvezett, egészen 1967-ig. Az Apollo 1. katasztrófája, ami három űrhajós elvesztésével járt az indítóálláson egy elvileg rutinszerű tesztelés alkalmával, kikezdte a programot. Ráadásul a politikai szélirány is megfordult: az emberek ugyan továbbra is kíváncsiak voltak az űrkutatásra, ám kezdett nyílvánvalóvá válni, hogy a szovjetek sem fogják egyhamar kolonizálni a Holdat, tehát az űrverseny egyre kevésbé lett a politikai kérdés. Más szempontból vált fontossá, azáltal, hogy minek költenek az amerikai adófizetők pénzéből ennyit ilyesmire. 

Fantáziarajz 1964-ből a Douglas cég R.O.M.B.U.S. / Project Demios Marsraszállás tervéről

Egy program életciklusa nagyjából úgy néz ki, hogy meghatározzák az elérendő célokat, megvizsgálják, hogy azokat milyen megoldásokkal lehet elérni, kiválasztják ezek közül melyik kecsegtet a legjobb esélyekkel illetve mennyire megvalósítható, ezek után pedig ha a program a költségvetéstől zöld lámpát kapott, akkor nekiállhatnak kifejleszteni, majd megépíteni az ahhoz szükséges eszközöket (ez esetben űrhajókat, űrállomásokat).

Konkrét célokat viszont nem határozott meg a kormányzat, igaz, a lehetőségek opcióira kértek "árajánlatot". Mivel logikusnak tűnt, hogy a holdraszállás után a Mars a következő célpont, 1964-ben bekértek egy ilyen programra vonatkozó költségigényt. A NASA saját belső becslése 32 milliárd volt, ezt egy belső újra becslés további 5 milliárddal megfejelte, összesen 37 milliárdra növelve azt. James Webb további óvatosságból ezt kerek 50 milliárdra egészítette ki, így küldte el azt Donald Horing elnöki tanácsadónak. Horing az 50 milliárdot megduplázta, és 100 milliárddal adta tovább a Konresszusi Bizottságnak - másnap a újsághírekben az szerepelt egy kongresszusi képviselőtől idézve, hogy az emberes Mars-utazás 200 milliárd dollárba kerülne. Az "optimista" túlbecslés ennyi kézen átmenve már inkább ártott, mint használt a NASA jövőjének.

Korai Saturn-Apollo bázisú űrállomás vázlat, a későbbi Skylab elődje

Miután gyakorlatilag évekig nem kapott kézzelfogható elvárást, az ügynökség kénytelen volt elébe menni a problémának, és ötleteket lerakni az asztalra. Csak titokban bizhattak abban, hogy ezekre az aktuális politikai vezetés rábólint, ám annak lelkesedését jól illusztrálja a későbbi Skylab űrállomás esete. Az egész mögött az a gondolat állt, hogy mivel a NASA számára csak a Saturn-Apollo páros áll rendelkezésre, ezért annak komponenseiből építenének egy űrállomást az 1970-es évek elejére. Erre a célra 1967-re 425 millió, majd 1968-ra 1 milliárd dollárt igényeltek - a költségvetési bizottság első válasza 100 millió dollár volt, végül akár már 250 millióig is elmentek volna, ám szigorúan a NASA költségvetésén belül; tehát külön forrást nem kapnak rá, azt az ügynökségen belül kell átcsoportosítani, vagyis magyarul elvenni más programoktól.

Itt meg kell jegyezni, hogy a NASA-n belüli nézeteltérések is akadályozták egy határozott cél megadását. Az egyik ellentét az "emberes" és a "robot" missziók támogatói között feszült. A NASA 1961 után azon dolgozott, hogy embert küldjön a Holdra, az űrszondák háttérbe szorultak, illetve csak az emberes missziók kiszolgálására szolgáltak (mint a Surveyor-sorozat, amely a Holdat vizsgálta). A tudósok inkább a robotküldetéseket preferálták, ezek elkészítése egyszerűbb és olcsóbb, hiszen nem kell a törékeny űrhajósok életfeltételei miatt aggódni, ám csak a Nixon-éra (1968 után) kezdett eljönni az ő világuk - igaz abban sem volt sok köszönet, mert a NASA költségvetését ekkora már jelentősen megkurtították.

A Boeing Saturn-Apollo űrállomás elképzelése 1967-ből

A másik ellentét az emberes űrrepülés következő állomásával kapcsolatban alakult ki. George Mueller, a NASA Emberes Űrrepülési Irodájának vezetője a Marsra szállás elkötelezett híve volt, míg Von Braun, a NASA Marshall központjának igazgatója, illetve Robert Gilruth, a NASA Emberes Űrhajó Központja (ma Johnson Űrközpont) igazgatója a Föld körüli űrállomás mellett kardoskodott.

A Northrop cég nukleáris meghajtású Mars-űrhajó terve 1965-ből

Hogy az elvárásoknak megfeleljenek, a NASA és a különféle alvállalkozó cégek mérnökei impozáns űrállomásokat, illetve Hold- és Mars-űrhajókat kezdtek el felvázolni a tervezőasztalokon. Kezdett kikristályosodni a sorrend: ahhoz, hogy későbbi Hold és/vagy Mars küldetésekbe fogjanak, hosszú idejű űrbéli tartózkodásra vonatkozó tapasztalatot kell szerezni. Az 1960-as évek végén még mindig csak legfeljebb két hétig tartózkodott ember egyhuzamban a világűrben, egy marsi misszió esetén viszont években kell gondolkodni. Tehát szükséges egy űrállomás, ahol még viszonylag biztonságosan meg lehet vizsgálni hogyan reagál az emberi szervezet a tartós súlytalanságra és űrbéli környezetre. Egy Föld körül keringő űrállomásról még hamar vissza lehet baj esetén hozni az űrhajósokat, egy Mars felé tartó űrhajón erre egyszerűen nincs lehetőség…

NASA űrállomás fantáziarajz 1969-ből

A cél tehát konkrét megnevezés nélkül is ki lett tűzve: egy űrállomást kell Föld körüli pályára állítani, és azt kiszolgálni.

Az űrrepülőgépek hattyúdala II. rész

2011. április 28. 02:45, csütörtök

Igény az újrafelhasználható űreszközökre

A fő gond a Saturn családdal nem is feltétlenül az ára volt, mert bár a Saturn I-B 45 millióba, a Saturn V. pedig 185 millióba került akkoriban, a legfájóbb az volt, hogy a hordozórakéta szőröstül-bőröstül odavész az indítás folyamán. Minden egyes eleme megsemmisül, semmit sem lehet felhasználni belőle később. Ráadásul irgalmatlan nagyságú kiszolgáló parkra volt szükség a működtetésére.

Ez a kép jól illusztrálja az Apollo program méreteit. Itt éppen az Apollo 11-est viszik ki az indítóálláshoz az összeszerelő csarnokból (VAB). (Klikk a nagy változatért)

Az ideális helyzet az, amikor a hordozóeszközt teljesen újra lehet használni, tehát feljuttatja a világűrbe a terhét, visszatér, és egy karbantartás és újratankolás után indulhat is a következő útjára - valahogy úgy, mint egy utasszállító repülőgép.

Egy RS-88 rakétahajtómű tesztelése

Az egyik fő kérdés, hogy milyen hajtóművet használjanak. Három szóba jöhető alternatívája van a rakétahajtóművnek: a gázturbina, a torló-sugárhajtómű, és a scramjet (olyan torló-sugárhajtómű, amelybe a levegő szuperszonikus sebességgel áramlik). Mindhárom előnye, hogy a levegő oxigénjét használják oxidálószernek, míg a rakétahajtómű esetén az oxidálószert a járműnek magával kell cipelnie. Egy rakétahajtómű esetén az üzemanyag és az oxidálószer tömegaránya akár 1:10 is lehet, vagyis 1 tonna üzemanyaghoz 10 tonna oxidálószert kell cipelnie. Vonzó elképzelés, hogy legalábbis a repülés első fázisában a légkör oxigénjét használó hajtóművet alkalmazzanak, hiszen ezzel drasztikusan csökkenthető az indulótömeg. 
A fő probléma, hogy a gázturbina olyan 15 kilométeres magasságig, és mintegy kétszeres hangsebességig gazdaságos, a torló-sugárhajtómű mintegy 25-30 kilométeres magasságig, és a hangsebesség három-négyszereséig, míg a scramjet akár 50 kilométeres magasságig, és akár a hangsebességnél tíz-tizenötször nagyobb sebességig is alkalmazható. Igaz utóbbi esetén hangsebességnél gyorsabb légáram kell, hogy be tudjon indulni, tehát csak valamilyen más meghajtás mellett lehet használni, és csak akkor lehet beindítani, ha a gép már bőven átlépte hangsebességet.

Mivel a piaci szereplők látták, hogy ígéretes szelete lesz az űrhajózás a repülés fejlődésének, a nagyobb repülőgép-gyártó cégek nekiálltak futószalagon szállítani a Saturn-Apollo utáni hordozójárművek terveit. A cél a költségcsökkentés volt, ám eközben az összes cég előtt a zsíros megrendelés lebegett, hiszen úgy tűnt, hogy erre a célra majd fog áldozni az állam, nem is keveset.

Martin AstroRocket (1963), két fokozatú űrrepülőgép-elképzelés. A gyorsító (első) fokozat 68 km-es magasságban leválik, és visszatér a Földre

A technikai megközelítés másik kérdése, hogy hány fokozattal kívánja elérni a jármű a világűrt. Ha egyfokozatú, akkor a jármű úgy éri el a világűrt, ahogy elindult, nem dob el semmit, a hajtóművet (vagy hajtóműveket) és tartályokat mindvégig cipeli magával. A legtöbb hordozó jármű többfokozatú, vagyis van egy első fokozata, amivel a repülés első fázisában indul el, aztán ha ebből kiürült az üzemanyag, azt a hajtóművel és az tartályokkal együtt leoldja, és beindul a második fokozat, és így tovább, akár négy- vagy öt fokozaton át.

Ennek a megoldásnak van még egy előnye, mégpedig az, hogy a légnyomástól, vagyis a magasságtól függően a hajtóművek más-más körülményekkel találkoznak. A többfokozatú hordozórakétáknál az egyes fokozatokat az adott magasságtartományhoz legideálisabban tervezhetik meg, vagyis a leghatékonyabban dolgozhatnak. Az egyfokozatú hordozórakéta esetén kompromisszumot kell kötni; a hajtómű lehet kis magasságon jó hatásfokú, de ahogy emelkedik, a hatásfoka romlani fog, vagyis korántsem lesz ideális a teljesítménye és üzemanyag-felhasználása. 

Martin Douglas Pegasus (1963), egy 'másfél' fokozatú űrhajó. A külső üzemanyag-tartályokat ledobja, miután kiürültek

A fokozat nem feltétlenül jelenti azt, hogy a hajtóművet eldobjuk. Például az űrrepülőgép esetén az üzemanyag a gép alatti hatalmas tartályban foglal helyet, míg a hajtóművek az űrrepülőgépen lettek elhelyezve. Így csak a viszonylag olcsó üzemanyag-tartályt dobjuk el, a drága hajtómű és az azt kiszolgáló berendezések az űrrepülőgéppel együtt visszatérnek a Földre, és újra felhasználhatóak. Az ilyen megoldást szokták "fél fokozatnak" is nevezni.

A harmadik opció a többfokozatúságra az, amikor egy "anyagép" viszi fel a hordozójárművet bizonyos magasságba, és annak hátáról (vagy hasáról) indul el a világűr felé. Ez esetben az "anyagép" az első fokozat, amely felviszi a hordozóeszközt, elindítja, és visszatér a Földre. Ilyen például a Scaled Composites által épített White Knight / SpaceShipOne páros, ahol a White Knight gyakorlatilag az első fokozat.

White Knight / SpaceShipOne - egy példa a két fokozatra

Az űrsikló előélete

Már az 1960-as évek közepén elkezdődött egy Space Shuttle (~űrsikló) nevezetű elképzelés felvázolása. A cél az volt, hogy egy legalább részben újrahasznosítható (általában) repülőgépszerű járművel lehessen a világűrt elérni, és mindezt olyan természetességgel, ahogy egy utasszállító-repülőgép teszi a mindennapokban.

Class I., Class II. és Class III. típusú megoldás az újrafelhasználható űrhajóra

A bökkenő először is az volt, hogy milyen megoldást válasszanak. A legkonzervatívabb megközelítés (Class I.) szerint egyszer használatos hordozórakéta orráról indulna egy újrafelhasználható űrrepülőgép, vagyis az első részben ismertetett Dyna-Soarhoz hasonló járműről volna szó. A második nagy halmaz (Class II.) szerint rakétahajtóművekkel szerelt gyorsító fokozat(ok) segítségével éri el a világűrt - ide tartoznak az olyan elképzelések is, ahol az űrrepülőgép nagyméretű, ledobható póttartállyal indul, amit ledob, miután kiürült. A legambiciózusabb elképzelések (Class III.) szerint a légköri oxigént felhasználó scramjet hajtóműves hordozójármű lenne az első fokozat, és ennek a hátáról indulna a tulajdonképpeni űrrepülőgép.

A költségek terén a gazdaságosság volt a nagy kérdés. A Class I. megoldás kifejlesztése a legolcsóbb, de ha sok indítással számolunk, ez a leggazdaságtalanabb. A Class III. a másik véglet, nagyon magas a kifejlesztésének a költsége, és előfordulhat, hogy a fellépő nehézségeket csak hosszú évek és jelentős összegek rááldozásával sikerül megoldani. Viszont ha nagyon sok űrrepüléssel számolunk, akkor hosszútávon a befektetett pénz megtérül, hiszen egy-egy út jóval olcsóbb lehet.

Magyarul a fejlettebb technológiát csak akkor éri meg kifejleszteni, ha éves szinten akár száznál is több űrrepülést hajt végre összesen a rendszer. Ha éves szinten csak tucatnyi alkalommal indul a világűrbe, akkor az egyszerűbb és könnyebben kifejleszthető, hagyományos rakétákra épülő rendszer a jó választás.

Fantáziarajz 1970-ből, egy űrrepülőgép eredeti feladatát, egy űrállomás kiszolgálását látja el

Az űrsiklónak alapvetően egy űrállomás kiszolgálása lenne a feladata, ezért 6 (később 12) főt szállíthat, plusz 25 000 font (11 340 kg) hasznos terhet vihet fel a legalább 3 000 köblábas (85 köbméteres) rakterében, vissza pedig az utasokon túl 2 500 fontot (1 134 kg) hozhat a Földre. Csakhogy a döntéshozók számára az űrsikló kevésbé volt fontos, mint az űrállomás. 1969-ben az űrállomás előzetes terveire 5,8 millió dollárt utaltak ki, míg az űrsiklóhoz mindössze 1,2 milliót. Ebből az egy egész két tized millióból ráadásul négy különböző pályázó cég előzetes terveit kellett volna finanszírozni, és közülük kiválasztani a győztest hat hónapon belül.

George Mueller, az űrsikló atyja egykor (középen, szemüveggel) és ma

Ez nem volt George Mueller, a NASA Emberes Repülések Irodája vezetőjének ínyére, ezért 1969. áprilisában szinte az egyik pillanatról a másikra létrehozott egy külön irodát, amely az űrsikló program végigviteléért felel. Élére Leroy Day lett kinevezve olyanformán, hogy délután négykor behívta Mueller az irodájába az addig az Apollo 10 programon dolgozó Day-t, és közölte vele, hogy másnaptól kezdve ő vezeti az éppen most létrehozott irodát. Day gyakorlatilag kapott egy kitöltetlen csekket Muellertől, azokat az embereket vehette magához, akiket csak akart, és (elvben) kívülről senki sem szól bele a munkájába.

Eközben Mueller leült a nagyhatalmú AFRD (Légierő Kutatás és Fejlesztés) vezetőjével, és egy közös űrrepülőgépet kezdtek el formálni a két fél igényeiből. Mueller úgy érezte, hogy önmagában a NASA nem fog tudni olyan költségvetést kiharcolni, ami elég lenne az űrrepülőgépre, így a légierőhöz fordult, hogy közösen támasszanak igényt egy mindkét fél által használt űrjárműre, mivel ezt visszautasítani már sokkal nehezebben tudnák a döntéshozók. Mueller célja igazából az volt, hogy a légierő eszközeit is az űrrepülőgép vihesse a világűrbe. A fentiek alapján egy bonyolult, előremutató rendszer csak úgy lehet gazdaságos, ha minél többször indul a világűrbe, márpedig ekkoriban a legtöbb indítást, ami a NASA berkein kívül történt, a légierő hajtotta végre. 

Egy Corona kémműhold felvétele egy szovjet légibázisról. Johnson elnök 1967-ben azt mondta egy megbeszélésen, ha az űrprogramnak más eredménye nem is lett volna, akkor is tízszeresen megérte a befektetést, hiszen a fotók segítségével megtudták, hogy a Szovjetunió sem bombázók, sem ballisztikus rakéták terén nem jár az Egyesült Államok előtt

Apró probléma, hogy 1966-ban már egyszer leültek hasonló tervekkel, de megállapították, hogy jelentősen eltérő a két fél igénylistája. A légierő egy sokoldalúan használható, nagyméretű járművet akart, amely poláris (észak-déli) keringési pályára képes állni, míg a NASA egy sokkal kisebb méretű járművet szeretett volna, amely inkább csak aféle taxiként működött volna, emiatt sűrűn és olcsón kellene fordulnia. Akkor eldöntötték, hogy a légierő és a NASA külön utakon jár tovább. 

A MOL kéműrállomás, amely háromszorosan lépte túl az előirányzott költségeket 1969-ben lett elkaszálva, mindössze egy évvel tervezett első indulása előtt

Most viszont a kényszer mégis összehozta őket. Sem az amerikai légierő, sem a NASA nem látott esélyt, hogy saját elképzeléseinek megfelelő űrjárműre kap megfelelő mennyiségű pénzt. Viszont ez esetben az egyiknek alkalmazkodnia kell a másikhoz, ez pedig a NASA lett. Az új elvárások között a légierőnek is megfelelő, 50 000 fontos (22 727 kg) hasznos teher szerepelt, amit viszont nem csak fel, de vissza is kellett tudnia hozni, ráadásul mindehhez egy méretes, 10 000 köblábas (283 köbméteres) raktér dukálna, akár 22 láb (6,7 méter) átmérővel.

Mueller a költségcsökkentés és rövid fordulási időt (vagyis azt, hogy a visszatérés után mikor indulhatna újra a világűrbe a jármű) egy elektronikai megfigyelőrendszerrel támogatta meg, vagyis pontosabban ennek meglétét írta elő a tervezési fázisban. Elektromérnöki professzorként úgy vélte, hogy az új digitális elektronika alapjaiban gyorsíthatja meg a gépek repülés utáni ellenőrzését és karbantartását, ami így kevesebb időbe és munkaidőbe, ezáltal kevesebb pénzbe kerülhetne.

A rendszer lényege hogy a gép különböző pontjain érzékelőket helyeznek el a különféle változók figyelésére, az érzékelők az adatokat egy "fekete dobozba", egy számítógéphez továbbítják, kvázi úgy, hogy ha az általa mért érték normális, akkor annyit közöl, hogy "Jól vagyok", ha a mért érték elkezd közelíteni a meghatározott határértékhez, akkor "Hamarosan rosszul leszek", míg ha átlépte a határértéke "Rosszul vagyok" üzenetet küld. 

A Columbia-katasztrófánál érintett bal oldali szárny, és az ott található érzékelők helyzete. Ezen érzékelőket hajdan Mueller javaslatára vették bele a programba

Érdekesség, hogy ebben a fázisban a szilárd hajtóanyagú gyorsítórakétákat elvetették, miután az ekkori verziók még nem voltak újrahasznosíthatóak. A költségek csökkentését elsősorban abban látták, hogy minél több (ideális esetben az összes) részegységet újra felhasználhassák, ebbe pedig nem fért bele egy eldobható gyorsító rakéta. Ezzel együtt elkezdett körvonalazódni a teljes újrahasznosítható űrhajó-rendszer:

Két NERVA hajtóműves űrbárkához pakol ki egy 'Űrtargonca' az űrsikló rakteréből, a háttérben pedig egy űrállomás látható. Ezen a képen minden együtt van, amit a NASA az 1967 és 1970 között remélt (Klikk a nagy változatért)

• Az űrsikló az első lépcső, ez szállítja a világűrbe a hasznos terhet, az üzemanyagot, az embereket, illetve hozza vissza őket.

• Egy "űrtargonca" (Space Tug) képviselné a Föld körüli munkákhoz szükséges eszközt. Ezt az űrsikló viszi fel, és utána folyamatosan ott dolgozik tovább. Képes a Föld- és a Hold közötti közlekedésre, és modulárisan további egységeket kapcsolhatnak össze. Egyszerre egy aprócska űrállomás, szervízelő egység és űrhajó. Az üzemanyag-utánpótlást az űrsikló szállítja a számára.

• Egy nukleáris hajtóművel (NERVA) rendelkező űrbárka (Nuclear Shuttle - elnézést a nem túl jól sikerült magyarításért). A NERVA nagyon üzemanyag-hatékonynak ígérkező megoldás volt. Lényege, hogy egy reaktor aktív zónáján hidrogént vezetnek keresztül, ami ezáltal felhevül, így nagy tolóerőt képes kifejteni, és meg tudja hajtani az űrbárkát. Egy ilyen jármű a gyors Föld-Hold utakhoz is használható, de többet összecsatolva kiépíthető belőlük egy Mars-űrhajó. 

Az űrsikló-űrállomás-űrtargonca-űrbárka rendszer a Hold kiaknázáshoz (Klikk a nagy változatért)

Impozáns elképzelés, el kell ismerni, és jól felépített, átgondolt. Ezzel a rendszerrel (plusz egy űrállomással) az Amerikai Egyesült Államok folytathatja a világűr meghódítását, abban a tempóban, amelyet felvett az Apollo programhoz. Az 1970-es években űrállomást építhet, folytathatja a Hold felfedezését, az 1980-as évek elejére pedig embert küldhet a Marsra. 

A NERVA hajtóműves űrbárkákból kiépített Mars-űrhajó (Klikk a nagy változatért)

Azonban sötét fellegek kezdtek el gyülekezni nem is annyira a távolban. A NASA lendületét eddig alapvetően külpolitikai okokra lehetett visszavezetni, a hidegháborús versenyre. Ebbe tökéletesen beleillett a Holdraszállás elsőségért indult verseny, viszont a szovjetek látszólag nem igyekeztek a Holdra (a valóságban leginkább belső viszályaik, és Koroljev halála után az összefogó erős kéz hiánya miatt bukták el a versenyt). Közben már zajlott a vietnami háború, amely jelentősen leterhelte a költségvetést.

Az eladósodást megakadályozandó ezért 5,5 milliárd dolláros költséglefaragást illesztettek be az 1970-es költségvetésbe (a teljes költségvetés ekkoriban mintegy 200 milliárd dollár volt). Eredetileg a NASA 198 millió dollárral többet kért, mint az előző évben, ezzel szemben a költségvetési bizottság 90 millióval kevesebbet akart adni. Végül az, hogy "csak" 45 millióval csökkent az űrügynökség költségvetése még akár győzelemnek is tekinthető (egyébként 3,7 milliárdot kaptak). Viszont a háttérben már akár 2,5 milliárdra is lezsugorított NASA büdzsé is felvetődött, mint lehetőség.

Aktivisták tüntettek és szónokoltak a NASA ellen, mondván, hogy abból az iszonyatos pénzből, amit az űrkutatásra költenek, emberek millióinak lehetne házat és megélhetést biztosítani. Természetesen aligha esélyes, hogy adott esetben ilyen célra használták volna fel a felszabaduló pénzösszeget, de a NASA célkeresztbe került, egyre többen kérdőjelezték meg, hogy valóban jó ötlet-e a világűr kutatására, és ezen belül az emberes űrrepülésre hatalmas összegeket áldozni. Az 1960-as évek legvégén és az 1970-es évekből visszatekintve 1961 régen volt. Míg akkoriban általános volt a lelkesedés, hogy az ország egy nehezen elérhető célt tűz ki és valósít meg, hirtelen tömegek kezdték el kritizálni a NASA-t és az Apollo-programot.

Az űrrepülőgépek hattyúdala III. rész

2011. május 3. 17:33, kedd

Kevéssé ismert, hogy az űrsikló végleges formájába nagyban beleszólt az Amerikai Légierő is, cikksorozatunk harmadik részéből ez is kiderül. 
Az űrsikló megformálásának kezdete

1968-ban három elképzelés került a NASA és az Amerikai Védelmi Minisztérium asztalára, McDonnel-Douglas IRLV (az IRLV a légierő által életre hívott program nevének rövidítése, a gyártó cég nem vesződött fantázianevekkel, csak így jelölte a gépet), a Lockheed StarClipper és a General Dynamics Triamese. Mindhárom alapvetően az ekkor még csak kialakuló elvárásoknak próbált megfelelni.

A McDonnel-Douglas IRLV ajánlatának küldetésprofilja

A McDonnel-Douglas IRLV egy nagy sebességű repülésre optimalizált űrrepülőgépből és a hozzá csatolt kettő vagy négy póttartályból állt. Ez un. "másfél fokozatos" elképzelés tehát, ahol a póttartályokat ledobják, miután kiürültek, a drága hajtóműveket viszont visszahozza a Földre. Hogy a leszálláskor elegendő felhajtóerőt biztosítsanak, két keskeny, kinyitható félszárny került a gép tetejére (később innen át a gép hasára). Az a leszálláskor az X-15-höz hasonlóan egy orrfutó és két síléc szerű csúszótalpra érkezett volna.

A korai programok közül kiemelkedik abból a szempontból, hogy nem volt gázturbinás sugárhajtóműve, a visszatéréskor végig siklórepülésben, vitorlázva repül. A legtöbb hasonló tervnél kettő - négy gázturbinát is beépítettek volna, amelyek a leszállás fázisában tolóerőt biztosítanak, így a gép biztonságosabban szállhat le (hiszen a pilóta bármikor emelkedhet, irányt változtathat, ha arra szükség lenne). A gázturbinák ugyanakkor jelentős tömeget képviselnek, amit a repülés többi fázisában haszontalan teherként kell magával cipelnie, továbbá növelik a gép üzemeltetési költségeit.

A Lockheed StarClipper, és a jellegzetes "V" alakú üzemanyag-tartálya

A Lockheed StarClipper elképzelést a cég egyik főtervezője, Max Hunter fektette le még 1966-ban, ám a közismertséget 1968-ban kapta meg, amikor George Mueller, a NASA Emberes Űrrepülési Irodájának vezetője bemutatta az Angol Bolygóközi Társulat (British Interplanetary Society, egy non-profit űrkutatást propagáló alapítvány) egyik előadásán. Mueller szerint a StarClipper lehet az ideális űrrepülőgép a jövőbeni űrállomások kiszolgálásához, illetve a távolabbi célok (Hold, Mars) felé vezető út alapja.

A StarClipper az IRLV-hez hasonlóan "másfél fokozatú", a póttartály viszont egy hatalmas "V" alakot formáz, amely a gép orrára került. A gép végén lévő három (később öt) hatalmas hajtómű adja az űrrepülőgép üres tömegének a negyedét, és két kibocsátható pilonra helyezett gázturbina biztosítja a visszatéréskor a tolóerőt. Utóbbira azért is szükség van, mert a StarClipper a hagyományos utasszállítógépek szellemiségében valósult volna meg, mely szerint ugyan az induláshoz egy indítóállványra lenne szükség, de visszatéréskor bármilyen hagyományos repülőtérre leszállhat. 

A Triamese rendszer szétválás után, a jobb oldali két jármű a "gyorsító" fokozat. A képen látható a nyitott szárny és a kibocsátott gázturbinás hajtómű is

A General Dynamics Triamese alapvetően különbözött a két konkurenstől, itt három, csaknem tökéletesen megegyező gép indul el összekapcsolva. Maga a világűrbe kijutó űrrepülőgép 25 000 font (11 636 kg) hasznos terhet vihet magával, a másik két gép, amelyek végülis gyorsítófokozatok, csak üzemanyagot cipelnek. Az első fázisban a két gyorsító fokozatos gép által vitt üzemanyagot égeti el mindhárom gép hajtóműve, majd miután a tartályaik kiürültek, ezek leválnak, az űrrepülőgép pedig a saját belső üzemanyagtartályaiban lévő üzemanyaggal éri el a világűrt.

A visszatérésnél a gép hasába elhelyezett kibocsátható félszárnyak segítik a kis sebességű repülést, illetve az orrban két oldalra kiengedhető gázturbinát helyeztek el. A Triamese fő előnye abban van, hogy teljesen újrafelhasználható, nem dob el semmit - tehát nem kell a visszahulló ledobott üzemanyagtartály miatt aggódni, nehogy lakott településbe csapódjon -, illetve elvi előnye, hogy mindhárom komponense gyakorlatilag azonos.

Egyenes szárny kontra Delta szárny

A Kutatás és Mérnöki Fejlesztési részlegének igazgatóját a NASA Emberes Űrrepülési Irodáján belül úgy hívták, hogy Maxime Faget. Az aerodinamikával foglalkozó mérnök dolgozta ki a Mercury kabinok légkörbe való visszatérését, és ő felelt az űrrepülőgép technikai döntéseiért. Az egyszerű megközelítés rabja volt, éppen ezért nem tetszettek neki a lehetséges űrrepülő elképzelések, mint a StarClipper. Nekiállt tehát a saját elképzelését papírra vetni, pozíciójából fakadóan pedig a szavára nem ártott odafigyelni. 

Maxime Faget

Faget ellene volt a "Lifting Body" elképzelésnek, vagyis amikor a felhajtóerőt a test kiképzésével érik el, és hasonlóan ellenére volt a deltaszárnyú elképzelésnek. Ő egy egyszerű, egyenes szárnyű, tömpe orrú gépet képzelt el, ahol a kicsi űrrepülőgép egy nagyobb gyorsító fokozaton ül, amely 50 - 70 km magasan leválik, és innen az űrrepülőgép maga gyorsít tovább, hogy elérje a világűrt. Egyszerű, letisztult rendszer, ahol kevés az ismeretlen változó.

A NASA "Lifting Body" tesztjárművei, az X-24A, a H2-F3 és a HL-10. A felhajtóerőt a törzs kialakítása adta, szárnyaik nincsenek (Klikk a nagyobb képért)

A Max Faget féle űrrepülőgép elválik a gyorsító fokozatként szolgáló testvérétől (Klikk a nagyobb képért)

Az általa favorizált megoldás alapvetően úgy érkezne vissza a légkörbe, mint ahogy azt a Mercury, Gemini, Apollo vagy akár a mai Szojuz űrkapszulák tennék - viszonylag meredeken. Ez ugyan jelentős igénybevételt jelent, jobban felhevül a gép, mint egy laposabb beérkezésnél, ám kisebb a felhevülésnek kitett felület, amit hővédelemmel kell ellátni, illetve könnyebb lehet az egész gép.

A meredek beérkezés után a gép mintegy 12 000 méter magasságban a hangsebesség környékére lassul a sűrűbb légrétegekbe érve, ekkor lefele fordítja az orrát, hogy sebességet gyűjtsön (a gép addig a hasával előre haladt a légkörben, az orrát a menetirányba fordítva kisebb lesz a légellenállása), és az egyenes szárnyaival elegendő felhajtóerőt szerez ahhoz, hogy átmenjen vízszintes repülésbe olyan 4 700 méterrel a Föld felett. Ezután a gép már sima repülőgépként szállhat le. Faget megoldása tényleg egyszerű, alapvetően már kijárt utakat követett, és kevés ismeretlen volt benne - ha valamit olcsón és gyorsan kell megcsinálni, ezek kétség kívül jó ómennek számítanak.

Maxime Faget féle elképzelés arra, hogy érkezne meg a légkörbe az űrrepülőgép

Csakhogy ez magával vonta azt a vádat is, hogy túl óvatos, túl konzervatív megközelítés. Ennek a nézetnek a fő hangadója a StarClipper tervezője, Max Hunter, illetve az Amerikai Légierő Repülésdinamikai Laboratóriumának az Űrrendszerek csoport vezetője, Alfred Draper volt. Mindketten berzenkedtek attól, hogy egy repülőgép a visszatérés folyamán gyakorlatilag átesésben zuhan (az átesés leegyszerűsítve az az állapot, amikor a repülő test nem termel felhajtóerőt).

Az ő elképzelésük szerint végig nagy sebességgel, kontrolálltan kell a légkörbe belépni, viszonylag lapos szögben. Ehhez viszont vagy nagy felületű deltaszárnyra van szükség, vagy olyan géptestre, amely nagy felhajtóerőt termel. Mindkettő bonyolult kihívás, ráadásul nagyobb felületet kell megóvni a légköri súrlódás által termelt hőtől, illetve jóval bonyolultabb formákat (elsősorban a gép orrát, illetve a szárnyak belépőélét, míg a hassal előre repülésnél ezek nem kapnak akkora hőterhelést).

A NASA egy négy fázisból álló tenderen kezdett el dolgozni. Az "A" fázis a technológiai elképzeléseket gyűjtötte össze, a "B" fázis egy konkrétabb, kidolgozottabb tervet várt az indulóktól, míg a "C" és a "D" a már kiválasztott űrrepülőgép előzetes munkálatait,finomítását és végül a végleges formába való öntését takarta.

Az "A" fázis tervei

Az első fázisban, 1969-ben a lehetséges konfigurációkra kért a NASA ajánlatot. A folyamatosan változó igénylista miatt a tervek is állandóan változtak részleteiben, néha egész drasztikusan. Komoly fejtörést okozott a mérnököknek, hogy - mint azt az előző részben ismertettük - menet közben derült ki: a légierő 50 000 fontos (22 727 kg) hasznos teher igényét is teljesíteni kellene. Az elvárások között szerepelt, hogy teljesen újrafelhasználhatónak kell lennie az egész rendszernek, így a ledobható üzemanyagtartályoktól a legtöbb gyártó eltekintett. 

A McDonnel-Douglas "A" fázis elképzelésének fantáziarajza. A méretek érzékeltetésére a festő emberalakokat helyezett el a gép alatt

Gyakorlatilag mindenki függőlegesen induló, vízszintesen leszálló, egy gyorsító-repülőgépből (ami rakétahajtóművekkel indult, majd gázturbinás hajtóművekkel tért vissza, miután elindította az űrrepülőgépet) és egy űrrepülőgépből álltak. Ebből következően viszont meg kell jegyezni, hogy igencsak méretesek lettek a gyorsító fokozatot képviselő repülőgépek méretei. Akadt olyan, amelyik üzemanyaggal feltöltve 1 600 tonnát nyomott volna; viszonyításképpen ez bő két és félszer annyi, mint a jelenlegi legnagyobb felszállótömegű repülőgép, az Antonov An-225-ösé!

A NAR DC-3 fantáziarajza. Feltűnő a tompa orr és a szárnyak felett elhelyezett hajtómű

A North American Rockwell (NAR) cég Faget útmutatását követte. Kétlépcsős, egyenes szárnyú elképzelést vázoltak fel, egy nagyobb, ember vezette gyorsító fokozattal, ami 70 000 méteres magasságban válik le, és tér vissza a kiindulási pontra. Az űrrepülőgépen a gázturbinás hajtóműveket a két félszárny tetején helyezték el, a gép orra pedig nagyon csapott volt, de a Fagot-féle küldetésprofilhoz ez illett tökéletesen. A kvázi végleges változat képes volt a légierő által igényelt bő 22 tonnás hasznos terhet mintegy 2 000 tonnás indulótömeg mellett a világűrbe juttatni. A számítások szerint hat űrrepülőgéppel évi 50 indítást tudnának biztosítani.

A Mc-D cég végső "A" fázis elképzelésének űrrepülőgépe. Feltünő a géptörzs keskenysége, és a "felhajtható" félszárnyak

A McDonnel-Douglas "A" fázisú terve szintén a Max Faget által javasolt utat követte. Két elképzelést vázolták fel, az egyik szerint egy ember vezette gyorsító fokozat viszi fel, és indítja tovább az űrrepülőgépet, a másik verzió szerint "másfél fokozattal" , egy ledobható üzemanyag-tartállyal képzelték el az űrrepülőgépet, ami nagyobb hasznos terhet lenne képes a világűrbe juttatni. Utóbbi esetén a teljes újrafelhasználhatóságot úgy biztosították, hogy az üzemanyagtartályt a levegőben befogja egy nagy méretű repülőgép, majd visszavontatja az indulási reptérre - meglehetősen bonyolult és veszélyes művelet, így ezen változat menet közben a kukában végezte.

Az érdekes, keskeny, de magas törzsű űrrepülőgép-kialakítás mögött az a motiváció húzódott meg, hogy minimalizálják a gép hasfelületét, amelyet hővédelemmel kell ellátni. Cserébe felvállalták, hogy a gép érzékeny lehet a szélre, és a magas súlypontja illetve nagy oldalfelülete miatt kevésbé stabil leszállásnál. A másik érdekessége, hogy a félszárnyakat a gép oldalához hajtották fel alapesetben, majd visszatérésnél, a sűrűbb légrétegekben nyitották volna csak le őket - egy újabb trükk a gép hasfelületének csökkentésére.

A Lockheed LS-112: a StarClipper póttartály nélkül, egy gyorsítógép hátán

A Lockheed az LS-112 jelölésű tervével ragaszkodott a StarClipper által felvázolt megoldáshoz, és egy "Lifting Body" kialakítású űrrepülőgépet párosítottak egy hatalmas, delta szárnyú gyorsító fokozattal. Ez a megoldás a Légierő kedvére való volt, és a Lockheed teljesítette a másik elvárásukat is, a 22 727 kg-os hasznos terhelést. A Lockheed érdeme volt ugyanakkor az is, hogy itt mutatta be a szilikát-alapú hővédő pajzsát, amely később a megvalósult űrrepülőgépnél is alkalmazva lett.

A Martin-Marietta cég Spacemaster fantázianevű elképzelése a Triamese elgondolást vitte tovább. A két különálló gyorsító fokozatot gyakorlatilag egybeépítették, két szárnyegységgel összekötve őket, egy kettős törzsű gépet létrehozva. A visszatéréskor az elülső közös szárnyszakaszba épített gázturbinás sugárhajtóművekkel repül a gép. Maga az űrrepülőgép nagy deltaszárnnyal rendelkezett, hogy biztosítsa a nagy sebességű kontrollált repülést, amire a légierő igényt tartott.

A NASA és a Légierő hitvesi viszonya…

Az egyes szárny kontra delta szárny-nézetek közül Fagot elképzelése maradt alul, mégpedig nem technológiai megfontolásból, hanem egyszerűen azért, mert az Amerikai Légierő csak úgy mutatott érdeklődést az egész űrrepülőgép iránt, ha képes arra, hogy a világ bármely pontja felett átrepülhessen, majd egyszer megkerülve a Földet visszatérhet a kiindulási pontra. Ezen igény igazából az 1967-es arab-izraeli háború és az 1968-as csehszlovákiai felkelés és forradalom miatt mutatkozott meg.

Már keringtek a Föld körül a Nemzeti Felderítési Iroda (NRO) Corona és Gambit kémműholdjai, de azok még visszatérő kazettás rendszerűek voltak, tehát a műholdak felvételeket készítettek a meghatározott helyekről, aztán a filmszalag egy kapszulában jutott vissza a Földre. Mind az 1967-es, mind az 1968-as eseményeknél, amire a felvételek visszajutottak, előhívták őket és végül elemzésre kerültek, már vége volt a konfliktusnak. 

Az X-37B - igazából ez az a jármű, amely képes arra, amit a légierő és az NRO által 1969-ben elvárt az űrrepülőgéptől

Noha az adott kor csúcstechnológiáját képviselték, és addig elképzelhetetlen dolgokra voltak képesek, máris még többet vártak el tőlük - azt, hogy pár órán belül a világ bármely pontjáról felvételt lehessen készíteni. Hiába volt kezükben az U-2 és SR-71 kémrepülőgép, az adott célnak egyik sem felelt meg, mivel az ellenséges légvédelem által sebezhetőek voltak. A digitális képalkotás és képátvitel még csak gyerekcipőben totyogott, így a képeket még nem tudták rádiójelek útján leküldeni a Földre, tehát más módszer felé kellett fordulni. Vagyis a lényeg az volt a légierőnek, hogy az űrrepülőgépet kvázi kémrepülőgépként használhassa fel, ehhez pedig az kell, hogy nagy magasságban és sebesség mellett a gép irányítható legyen. Ezt azonban a Fagot-féle megoldással nem lehetett biztosítani, csak a deltaszárnyú vagy "Flying Body" kialakítású űrrepülőgépekkel.

George Mueller ha kényszeredetten is, de belátta a küzdelem haszontalan mivoltát, és szüksége volt a légierőre, hogy minél több feladatot szerezzen az űrrepülőgépének. Pontosabban, nekiminden létező hasznos teherre szüksége volt, amit csak elérhet, a légierőnek viszont nem volt feltétlenül szüksége a NASA űrrepülőgépére. Már gyakorlatilag készen volt a Titan III hordozórakéta, amely kellően nagy terhet tud feljuttatni a világűrbe, és ezt szerették is érzékeltetni a NASA-val, így aztán úgy táncolt a NASA, ahogy a légierő fütyült.

Egy vázlat a KH-9-ről - a jobb oldalon lévő négy kúpos rész a négy visszatérő kapszula, amikben a felvételek visszajutnak a Földre

Ennek ékes példája volt a raktér mérete körüli huzavona. A NASA és a légierő eredetileg 30 x 12 láb (9,14 x 3,65 méter) méretben gondolkodott, ám a légierő egyszerűen ultimátumot adott 1970-ben, hogy neki hosszabb raktérre lesz szüksége, mert már az ekkori kémműholdak is elérték a 30 láb hosszt, így nyilvánvaló volt, hogy a későbbiek még hosszabbak lehetnek. Ezért először 40 (12,192 méter), majd később 60 láb (18,28 méter) hosszt írtak elő, illetve az átmérőt 15 lábra (4,57 méter) növelték. Utóbbi nem volt a NASA ellenére, lévén az űrállomáshoz jól jöhet még az, nagyobb modulokban gondokozhatnak.

Max Fagot, miután a NASA űrállomásra vonatkozó terveit a kormányzat alaposan elkezdte nyesegetni, úgy döntött, hogy felülvizsgálja a 60 x 15-ös igényt, miután úgy látta, hogy a légierőnek fontosabb a hossz, mint a raktér átmérője, és a NASA számára sem szükséges a 15 láb, ezért egy üzenetben kérte, hogy csökkentsék azt le az eredeti 12 lábra (3,65 méter). A légierő egy őrnagya három nap múlva kurta válaszban helyrerakta a Fagotot, a NASA egyik legbefolyásosabb emberét azzal, hogy a légierő továbbra is fenntartja a 60 x 15 lábra vonatkozó igényét. Indoklás, magyarázat nem szerepelt a válaszban, ahogy a kompromisszum-készségre való hajlam sem sütött belőle. A dolog pikantériája, hogy a legnagyobb akkor tervezés és építés alatt álló műhold a KH-9 HEXAGON kémműhold volt, ami azonban csak 10 láb átmérőjű és 53 láb hosszú volt.

Az "A" fázis végén, 1970-ben eredményhirdetés nem volt, viszont a Fagot által felvázolt megoldást lesöpörték az asztalról, és ezzel az ezekre épülő McDonnel-Douglas és North American Rockwell terveit is. Nekiálltak, hogy a következő, már részletesebb elképzelésekre kérjenek ajánlatott a gyártóktól, a "B" fázis keretében, ám ezúttal már teljesen a légierő igénylistája alapján...

Az űrrepülőgépek hattyúdala IV. rész

2011. május 9. 22:23, hétfő

Az űrrepülőgépnek feladata az lett volna, hogy a világűr az átlagemberek számára is elérhető legyen. A túlzott optimizmus fűtötte reményekről szól az űrrepülőgépek történetét felelevenítő cikksorozatunk mostani része. 

Az SSME születése

Az űrrepülőgép talán legfontosabb alkatrésze a hajtómű, ennek segítségével juthat fel a világűrbe. A rakétahajtóművek fejlesztése gőzerővel folyt az Egyesült Államokban az 1940-es évek második felétől, és az 1960-as évekre öles lépésekkel el is jutott a Saturn V. óriásrakéta folyékony hidrogént és oxigént égető J-2 hajtóműveihez, amelyek a 2. és 3. fokozatban foglaltak helyet. Az első fokozat hatalmas F-1 hajtóművei folyékony oxigént és kerozint égettek el. Ugyan tolóerő tekintetében egyetlen F-1 elegendő lett volna a formálódó űrrepülőgéphez, a jobb hatékonyság miatt a folyékony hidrogént égető hajtóműveket preferálta a NASA. A kétféle üzemanyag közül a kerozin mellett szól viszont, hogy sokkal könnyebben tárolható és kezelhető. A folyékony hidrogén forráspontja -252,87°C, vagyis ennél alacsonyabb hőmérsékleten kell tárolni és megoldani a szállítását a csővezetékek és pumpák rendszerén át, ami bizony kihívás a mérnököknek.

A NASA emberes repüléseihez az 1960-as években használt rakétahajtóművei. A jobb szélső F-1-es a Saturn V első, a J-2 a második és harmadik fokozatában használt típus

Az űrrepülőgéphez azonban a NASA mindenképpen folyékony hidrogént égető hajtóművet szeretett volna, így a potenciális gyártókat Von Braum megkérte, hogy vessék papírra, milyen megoldással élnének az SSME (Space Shuttle Main Engine ~ Űrrepülőgép Főhajtómű) számára. A három felkért gyártó a Pratt & Whitney, az Aerojet és a Rocketdyne volt.

A korábbi években a légierő és a NASA is igyekezett hatékonyabb meghajtásokat keresni, ugyanis abban mindenki biztos volt, hogy lenne még hova fejlődni. A fejlesztések egyik iránya a hagyományos rakétahajtóművek problémájának kiküszöbölése volt az emelkedés közben fellépő légköri nyomásváltozás során. A rakétahajtómű alapvetően két részből épül fel: az égőtérből és a úvócsőből. Előbbi a nevéből sejthetően az, ahol az üzemanyag és az oxidálószer elég, a fúvócsővön keresztül pedig az égéstermék távozik az égőtérből, illetve fokozza a gáz áramlási sebességét. A tolóerőt Newton harmadik törvénye alapján az égőtér és a fúvócső falán fellépő reakcióerő adja a hajtóműnek, és ezáltal a rakétának.

A hagyományos rakétahajtóműnél a fúvócső kúpos vagy harang alakú, de éppen emiatt fellép egy apró probléma: a kiáramló gázok áramlása nagyban függ a külső légnyomástól. Ha a külső nyomás és a kilépő gáz nyomása ideális, akkor a gázáram ideális formát vesz fel, ebben az esetben a legjobb a hajtómű hatásfoka. Ha a külső légköri nyomás magasabb, mint a kilépő gáz nyomása, akkor először a fúvócső végétől a gázáram összeszűkül, ha pedig jóval magasabb, akkor az áramlás még a fúvócső vége előtt elválik a fúvócső falától. Ez utóbbi roppant veszélyes, mert a gázáram így kontrollálatlan lesz, a tolóerő iránya eltérhet a hossziránytól, illetve a fellépő erőhatások miatt megsérülhet a fúvócső.

Az égéstermékek áramlása tengerszinten (balra) és vákumban (jobbra) egy kis magasságra optimalizált rakétahajtómű esetén

Ebből már sejthető, hogy bizony nem egyszerű dolog a hajtóművek maximális hatásfokát elérni. A többfokozatú rakétáknál a légnyomás problémáját úgy oldják meg, hogy az első fokozat alapvetően a sűrűbb, alsó légrétegek nyomására van optimalizálva, a második fokozat már a magasabban uralkodó alacsonyabb légnyomáshoz van tervezve, a harmadik (és negyedik) fokozat hajtóműve (ha vannak) pedig már közel a légüres tér követelményeihez van kialakítva.

Az űrrepülőgép hajtóműve viszont a felszállástól a világűrbe érésig működne, tehát kompromisszumot kell kötni. Úgy kell kialakítani, hogy az induláskori sűrű légkörben a gázáram ne váljon el a fúvócsőtől, ugyanakkor a csaknem tökéletes vákumban is kellően hatékony legyen.

Balra egy hagyományos, jobbra egy aerospike rakéta-hajtómű ábrája. Jól láthatók a két megoldás közötti fő különbségek

Van erre a problémára egy pofonegyszerű megoldás, az un. Aerospike- (szabados fordításban a meglehetősen rosszul hangzó Légtüske-) hajtómű. Ez gyakorlatilag egy "kifordított" fúvócsövet jelent. A fúvócső falának egy szeletét kell elképzelni, ez a hajtómű belső oldala, erre "támaszkodik" a gázáram, túloldalról "nyitott részen" a légnyomás tartja a helyén.

Ahogy csökken a légnyomás, a gázáram elkezd tágulni, terebélyesedni, de megfelelő kialakítás esetén egy ilyen hajtómű a tengerszinttől a világűrig közel ideálisan használhatja ki a gázáram erejét, kis magasságban akár 25%-al is hatékonyabb lehet ezáltal, mint a hagyományos kialakítású megoldás. Ennek persze ára van, az Aerospike hajtómű által elérhető tolóerő kisebb lehet, mint egy hasonló méretű / tömegű hagyományos, harang alakú fúvócsővel rendelkező hajtóműé.

Egy aerospike hajtómű gázáramának alakulása tengerszinten (balra), optimális magasságban (középen) és vákumban (jobbra)

A Rocketdyne cég az 1960-as években ennek az ígéretes megoldásnak a tökéletesítését tűzte ki célul, míg a versenytársai, az Aerojet és a Pratt & Whitney a hagyományos, harang alakú kialakítás mellett maradtak, elfogadva annak hibáit, viszont kihasználva az időközben már összegyűjtött tapasztalatokat.

1969. októberében az előzetes megoldásokat mérlegelve a NASA úgy döntött, hogy marad a hagyományos megoldásnál, vagyis az Rocketdyne éveken át egy olyan technológia fejlesztésébe fektette az erőforrásait, amelyre végül nem tartottak a legfontosabb vevők igényt… 

XRS-2200 teljes tolóerejű teszt

A sors fintora, hogy az aerospike hajtómű 30 évvel később az X-33 / Venture Star program kapcsán újra előkerült, és az ekkor már a Boeing leányvállalataként működő Rocketdyne meg is építette az XRS-2200 aerospike hajtóművet, ám az végül az X-33 program törlése miatt csak a földön lett tesztelve.

1970. februárjában a három cég 6-6 millió dollárt kapott a NASA-tól, hogy részletesen kidolgozzák a saját változatukat az SSME hajtóműre. A NASA elvárása vákuumban 415 000 fontos (188 824 kg-os) tolóerő, ami csaknem kétszerese az addigi legerősebb folyékony hidrogént égető hajtóműnek, a J-2-nek. A kiáramló gáz sebességénél 14 760 láb / másodperc (~4450 m/s), az égéstérben lévő nyomásnak pedig 3 000 psi (~204 atm) határoztak meg. A hajtóműtől 10 órás élettartamot és 100 repülést vártak el, igaz ez utóbbit a hagyományos, már meglévő hajtóművek is képesek voltak teljesíteni. A J-2-es hajtóművel 105 tesztgyújtást csináltak, és ez idő alatt összesen 6,5 órán keresztül működött.

A Pratt & Whitney az XLR-129 jelölésű hajtóművön dolgozott már egy ideje, amely 350 000 font tolóerő elérésére kalibráltak, alapvetően ennek egy megerősített, átdolgozott változatát szánták az SSME tenderre. Az XLR-129 a légnyomás által jelentett problémát frappáns megoldással orvosolta: a fúvócső normál helyzetben a sűrű légkörben való repüléshez volt ideális, amikor pedig a magasabb légrétegekbe ért, egy kiegészítő "szoknya" ereszkedett alá, meghosszabbítva és kibővítve a fúvócsövet, amely így már az alacsony légnyomáshoz idomult. 

Az XLR-129 rajza, a kiegészítő fúvócső toldat felső állásban

További érv volt mellettük, hogy ők dolgoztak a NASA számára egy olyan turbopumpán, amelynek a fajlagos teljesítménye 100 lóerő per font, vagyis hozzávetőleg 220 lóerő per kilogramm. A nagyteljesítményű rakétahajtóművek olyan iszonyatos mennyiségű üzemanyagot és oxidálószert égetnek ugyanis el viszonylag rövid idő alatt, hogy brutális teljesítményű turbopumpákra van szükség az üzemanyag szivattyúzásához. Ezek a turbopumpák gyakorlatilag egy kis méretű (de igen erős) gázturbinából és a hozzájuk csatolt szivattyúból állnak.

A teljesítményűk a Saturn V. esetén a 60 000 lóerőt is elérte, de az űrrepülőgéphez még ennél is erősebbre, 75 000 lőerősre lett volna szükség, ráadásul mivel a tömeg továbbra is kritikus tényező, ezért minél könnyebbnek kellett lennie. Ezek mellett már csak habnak számítanak a tortán az olyan ínyencségek, minthogy a vörösen izzó turbinarésztől mindössze egy méterre van a közel abszolút nulla fokú anyagot szállító szivattyú, ami miatt a tengely csapágyainak kenőanyag nélkül kell elviselnie a percenkénti 35 000 fordulatot - hiszen a forró oldalon egyből elpárologna bármilyen kenőanyag, míg a fagyos oldalon egyszerűen megszilárdulna. A Pratt & Whitney pedig kvázi a kezében tartott egy ilyen turbószivattyút is, vagyis igencsak kellemes pozícióból várt a döntéshozatalra...

A J-2 hidrogén-turboszivattyúja; a bal oldalán 1500, a jobb oldalán -254 Celsius fok.

A Rocketdyne az aerospike-fiaskó után nem zuhant magába, hanem megbízták a J-2 hajtómű kifejlesztését irányító Paul Castenholzot, hogy vegye a szárnyai alá az SSME tendert. Mivel a legfőbb konkurens komoly előnnyel indult a versenyben, ezért ő úgy döntött, hogy a tenderre beadandó anyagnak szó szerint kézzel foghatónak kell lennie, mert pusztán papírra felvetett számhalmazzal nehéz lesz győzni. Akármennyire is lehet az anyag kidolgozott és hibátlan, meg kell győzni a NASA döntéshozóit, ahhoz pedig elképzeléseknél több kell.

Egy, a kívánalmaknak megfelelő turbopumpa megtervezése és kivitelezése a szűkös időkeret miatt valószínűtlen volt, így egy teszthajtómű megépítése mellett döntött. Csakhogy ehhez több pénzre volt szüksége, ezért a Rocketdyne (illetve az akkori tulajdonos, a Rockwell) vezetéséhez fordult, hogy további 3 millió dollárt igényeljen a cég pénzéből, amit végül jóvá is hagytak (a NASA által biztosított 6 milliót nem lehetett ilyen célra felhasználni). 

Paul Costenholz, és a Rocketdyne SSME teszthajtóműve

Noha Castenholz csapata sem a nulláról kezdte a munkát, komoly kihívás volt ilyen rövid idő alatt megépíteni egy hajtóművet. A mérnökök szó szerint beköltöztek a céghez, jobb híján a kórházrészleg ágyain aludtak több hónapon keresztül. (Castenholznak - és lehet többeknek még rajta kívül - a házassága is ráment erre.) Ám végül megcsinálták, elkészültek egy életnagyságú hajtóművel, amellyel ugyan túl sok tesztet már nem tudtak végrehajtani, de éppen elég anyagot sikerült gyűjteniük ahhoz, hogy elégedetten hátradőlhessenek.

Különösen annak a fényében, hogy 1970-ben a NASA megemelte a hajtómű tolóerejére vonatkozó igényeit, immár 550 000 font (~249 475 kg) tolóerőt kértek az SSME-től. A Rocketdyne teszthajtóműve noha 415 000 fontra volt tervezve, nagyon rövid ideig elérte az 505 000 font (229 064 kg) tolóerőt, tehát viszonylag közel voltak a kitűzött célhoz, míg a Pratt & Whitney csak 350 000 fontnál (158 757 kg) járt még.

Ezt az előnyt megfejelték egy olyan bemutatóval, ahol lenyűgözték a NASA döntéshozóit. Egy teremben nem csak fotókat, de hanggal együtt felvett videófelvételeket, sőt, lassított felvételeket mutattak be a hajtóműtesztekről. Olyan hatásvadász megoldásokkal is éltek, hogy amikor Costenholz például azt ecsetelte, hogy a teszteket télen kellett lefolytatni, akkor a háta mögé egy havas sivatagi táj képét vetítettek. Az egyik szemtanú csak úgy jellemezte, hogy ez volt az életében látott legjobb prezentáció, de a leglényegesebbnek mégis Eberhard Rees kijelentése tekinthető, mely szerint "most már elhiszem, hogy meg tudjuk csinálni". 

A Rocketdyne SSME teszthajtóműve működés közben

1971. júliusában a SSME megépítésére vonatkozó szerződést a NASA illetékesei a Rocketdyne-nak ítélték. Természetesen a Pratt & Whitney nem hagyhatta annyiban a dolgot, 100 oldalas kérvényt nyújtottak be a kormányzati költségvetési ellenőrző irodának, amelyben a döntést kritizálták. A lobbizás gőzerővel folyt, a floridai székhelyű cég mindkét floridai kongresszusi képviselőt meggyőzte, hogy forduljanak levélben Nixon elnökhöz, hogy felülről számukra kedvezően változtassák meg a NASA döntését.

Itt egy kicsit elkalandoznánk az Egyesült Államok működési rendszerébe. A tagállamok a központi forrásokból nem sokat látnak közvetlenül, de az állami megrendelések mindigis a legzsírosabb falatok közé tartoztak. Éles lobbiharc folyt, folyik és fog még sokáig folyni Washingtonban az ilyen döntéseknél, hogy olyan cég nyerje az állami megrendelést, amely a gyártást a képviselő tagállamába szándékozik vinni. Ezáltal ugyanis munkahelyek teremtődnek, illetve közvetve adóbevételhez juthat a tagállam. A fenti esetben Nixon talán azért nem avatkozott be, mert tisztában volt vele, hogy Florida kevesebb elektori szavazatot jelent, mint Kalifornia, ahol a Rocketdyne székhelye volt, márpedig ekkor már zajlott az 1972-es elnökválasztási kampány, ahol Nixon az újraválasztásáért indult (amit meg is nyert).

Az űrrepülőgépek hattyúdala IV. rész

2011. május 9. 22:23, hétfő

A gazdaságosan üzemeltethető űrsikló mítosza

1969-ben a Caltech (egy neves kaliforniai egyetem) mérnökkarának vezetője, Francis Clauser azt hangoztatta előadásain, hogy még az ő életében eljön az az idő, amikor az űrutazás az átlagpolgároknak is elérhető lesz, sőt, a Holdutazás is olyasmi lesz, mint egy karibi kirándulás. A Lockheed főmérnöke, Max Hunter pár évvel később úgy vélte, hogy évi 95 űrrepülőgép-repüléssel egy-egy út költsége 350 000 amerikai dollár körül alakul, vagyis egy kilogramm feljuttatási költsége mintegy tizenöt és fél dollár lesz. 

Egy Dnyepr-1 indítás, 2220 dollár/kg fajlagos árával a legolcsóbb hordozóeszköz jelenleg, amit annak köszönhet, hogy kivont ex-szovjet R-36 interkontinentális ballisztikus rakétára épül

Ma, 2011-ben egy kilogramm hasznos teher feljuttatása a világűrbe még a legolcsóbb megoldásokkal (átalakított ex-szovjet hordozórakétákkal) is 2220 dollárba kerül, de a nyugati hordozórakéták esetén ez az összeg inkább 5 - 10 000 dollár körülire jön ki. Az űrrepülőgép pedig függően attól, miként számolunk, 17 700 - 35 000 dollár. Tehát meglehetősen messze vagyunk a 15,5 dolláros összegtől, de vajon mi indokolhatta anno ezt a töretlen optimizmust?

Az ehhez szükséges követelményeket George Mueller 1969 októberében vázolta fel Washingtonban. Előadásában három kritikus pontot említett, ahol a költségeket meg lehet fogni:

• Egy igen hatékony, folyékony hidrogént égető rakétahajtómű, amely 100 repülést bír ki.

• Olyan hővédő pajzs, amely újrafelhasználható, és két repülés között minimális ellenőrzést és karbantartást igényel

• Olyan belső ellenőrző rendszer, amely képes a gép összes kritikus elemét figyelemmel kísérni, az esetleges meghibásodásokat előre jelezni, és mindezt a földi személyzet nélkül, egyszerűen tegye meg, így a karbantartásokat és javításokat sokkal gyorsabban és célirányosabban lehessen elvégezni.
  
  Mueller a harmadikat nevezte a legnagyobb kihívásnak. Az X-15 esetén egy repülés után több napos ellenőrzés következett. A hajtóművet és az üzemanyagrendszert nyomáspróbának vetették alá, a hátsó sítalpakat röntgennel világították át repedéseket keresve rajtuk (ennek oka a leszálláskor fellépő nagy erők voltak), a hidraulika rendszernél pedig minden egyes elemre kiterjedő szemrevételezés volt előírva. Ha ezen túl voltak, akkor egy hajtóműtesztet hajtottak végre, amihez egy pilótának a pilótafülkébe kellett ülnie, és rövid időre begyújtani a hajtóművet. Csak ha mindezeken sikeresen átesett a gép akkor indulhatott a következő útjára. 

Az űrrepülőgépek hattyúdala V. rész

2011. május 17. 00:06, kedd

Noha az 1960-es évek végén még az sem tűnt ördögtől valónak, hogy egyszerűen elvágják a NASA emberes űrprogramját az Apollo 15 után, és a NASA költségvetése évi akár 2,3 milliárd dollárra is csökkenhet, ám végül komoly lobbiharcok árán elfogadták, hogy ez mégsem valós lehetőség. 1971 májusában a költségvetési bizottság úgy döntött, hogy a NASA éves költségvetése az elkövetkező öt évben 3,2 milliárd dollár lesz. Ebből az összegből évi egy-egy milliárd, vagyis összesen öt milliárd mehet az űrrepülőgép kifejlesztésére. Apró probléma, hogy az előzetes becslések a meglévő elképzelésekre mintegy kétszer ennyi forrást igényeltek. A fél összegből kijöhetett volna vagy az űrrepülőgép, vagy a gyorsító fokozat - a kettő együtt viszont aligha.
Az űrrepülőgép, ami belefér a büdzsébe

Az űrrepülőgép program 1970-ben indult "B" fázisa azt célozta, hogy eldöntsék, pontosan miként is fog kinézni a végleges, megépítendő jármű. A három induló a North American Rockwell (NAR) és a General Dynamics párosa, Boeing és a Lockheed párosa, a McDonnel-Douglas és a Martin-Marieta párosa volt, illetve később a Grumman is benyújtott egy saját anyagot.

A Boeing-Lockheed cégek "B" fázis tervei egyenes illetve delta szárnyal

Minden induló azonos alapokra építkezhetett: kétfokozatú rendszer, egy gyorsító fokozatú repülőgép, amely az út mintegy feléig-kétharmadáig juttatja fel a második fokozatot, a tulajdonképpeni űrrepülőgépet, amely az első fokozattól való leválás után a saját hajtóműveivel, és belső tartályaiban lévő üzemanyaggal éri el a világűrt.

A North American Rockwell "B" fázis terve, láthatóak a visszatéréskor "kiugró"
gázturbinás sugárhajtóművek, amelyeket a leszálláshoz használt volna

A probléma az volt, hogy ezekre sem volt pénz, ezért alternatív megoldásra volt szükség. A "B" fázishoz később csatlakozott Grumman cég egy drasztikus változtatással állt elő: az üzemanyagot, amit az űrrepülőgép visz, helyezzék el a gép testén kívül, ledobható tartályokba. A megoldás előnye az, hogy a NASA által előírt folyékony hidrogén sűrűsége igen alacsony, vagyis a szükséges mennyiség rengeteg helyet igényelt, ez pedig nagyméretű tartályokat jelentett - következésképpen maga az űrrepülőgép is hatalmas, ami jelentős méretű (és tömegű) hővédelmet igényel.

Ha az űrrepülőgép az üzemanyagot egy vagy több ledobható tartályban viszi magával, amit ledob mielőtt pályára áll, akkor jóval kisebb lehet, ezáltal pedig könnyebb. Mivel pedig az egész rendszer tömege aszerint nő, minél nehezebb a teher, amit a világűrbe kell feljuttatni ez az egész rendszer tömegét csökkentheti.

A Grumman "B" fázis terve, ledobható üzemanyag-tartályokkal

A Grumman megoldása jelentős megtakarítással kecsegtetett, de még mindig mintegy hat és fél milliárd dollárral számolt fejlesztési költségre, holott öt milliárd alá kellene levinni valahogy. Maxime Faget úgy vélte, hogy ideje utat mutatni a "B" fázisra nevezett cégeknek, és felvázolt egy olyan verziót, amely az első lépés volt a később megvalósult megoldáshoz.

Maxime Faget elképzelései a külső üzemanyagtartályra és a szilárd hajtóanyagú gyorsító-rakétára

Faget számára a legfőbb problémát az jelentette, hogy még mindig kétfokozatú elképzelésről volt szó, amely egy űrrepülőgépből és egy gyorsító fokozatnak minősülő hiperszonikus sebességre képes repülőgépből állt. Az elsőre mindenképpen szükség van, tehát csak a másodikon lehet jelentősen spórolni. A legtöbb terven a gyorsító fokozatként dolgozó repülőgép tucatnyi SSME (vagy hasonló) rakétahajtóművel rendelkezik, és e mellett még sok hagyományos sugárhajtóművel (6-12 darabról van szó), amelyek a visszatérésnél és leszállásnál szükségesek.

Így tehát fogta és a gyorsító fokozatot egy szilárd hajtóanyagú rakétára cserélte, amelyre szárnyakat képzelt el. Így a kiégett és levált gyorsító rakéta visszatérhet repülőgépként a kiindulási helyre, majd újra feltöltve ismét felhasználható. A szilárd gyorsítóhajtómű sokkal egyszerűbb (gyakorlatilag alig több, mint egy cső), ezáltal olcsóbb és könnyebb karbantartani. Az űrrepülőgép hasa alá helyezte el a folyékony hidrogént tartalmazó üzemanyagtartályt (az oxigén a gép testén belül volt elhelyezve), illetve más terveknél mind az üzemanyagtartályt, mind a folyékony oxigén tartályát.

A Rockwell ábrája, hogy mekkora lenne az űrrepülőgép attól függően,
hogyan helyezik el az üzemanyagot és az oxigént

A tartályok kivétele a gép szerkezeti elemei közül, és külső elhelyezésük igencsak drasztikus lépés, ám nagyságrenddel kisebb űrrepülőgépet jelenthetett. A North American Rockwell számításai szerint az eredeti "B" fázis tervnél, ahol a tartályok a gépben vannak elhelyezve 202 láb (61,5 méter) hosszú lenne az űrrepülőgép. Ha a folyékony hidrogén tartályát a testen kívül, ledobható megoldásúként oldják meg, akkor máris csak 123 láb (37,4 méter) hosszú lenne, míg ha az oxigén tartályt is ledobhatóra tervezik, akkor mindössze 110 láb (33,5 méter). Elég látványos különbség...

Makett a Saturn-IB orráról induló űrrepülőgépről

A gyorsító repülőgép leegyszerűsítése sem kevésbé hatékony megoldás, hiszen ez alig kevesebb, mint maga az űrrepülőgép. Noha a világűrbe nem jut ki, a hangsebesség 7-15-szeresével repül, mikor leválik az űrrepülőgéptől, tehát alsó hangon is legalább annyival, mint az X-15-ös csúcssebessége. Emiatt hővédelemmel kell ellátni, plusz megoldani, hogy lelassulva vissza tudjon manőverezni az indítási pontra, és ott egy kifutópályára leszállni.

Mivel az űrrepülőgépre és a gyorsító repülőgépre nem volt keret, ezért a NASA-n belül elkezdtek gondolkodni, hogy mi lenne, ha időlegesen a Saturn-IB fokozattal gyorsítanák fel az űrrepülőgépet. Ez a Saturn V. első fokozata; az ára ugyan 75 millió dollár, de legalább az első években megoldható lenne az űrrepülőgép feljutása, és közben lehetne a gyorsító fokozatot lassú ütemben fejleszteni, hogy majd később már annak a hátán indulhasson az űrrepülő. Másik opcióként gyorsan megjelent a Titan III-L, amely leginkább azért volt vonzó, mert csupán 30 millió dollárba kerül volna, kevesebb, mint feleannyiba, mint a Saturn-IB.

A Boeing, amely a Saturn-IB gyártójaként vérszemet kapott a kínálkozó lehetőségen, azonban még elegánsabb megoldást mutatott be: fogta a Saturn-IB-t, köré épített egy repülőgéptestet, rárakott két hatalmas deltaszárnyat és összesen tíz sugárhajtóművet, ezáltal az egyszer használatos fokozatból egy újrafelhasználható repülőgép lett, a Saturn-IC. Olyasmi, amit eddig is akartak, csak éppen a már meglévő, bevált F-1 hajtóművekkel, hidrogén helyett kerozin üzemanyaggal, és nem mellesleg a segítségével mindössze 4,5 milliárd dollár lenne az egész űrrepülőgép program fejlesztési költsége, vagyis beleférnének a meghatározott keretbe.

 
A Saturn-IC ábrája - klikk a nagyobb képhez!

A Saturn-IC és a külső üzemanyagtartály együttesen olyan lehetőségeket adott a NASA kezébe, amelyekkel sikeresen kiiktathatnak egy sor előre látható hibaforrást és technikai nehézséget. A gyorsító repülőgépek 12 darab hajtóműve helyett mindössze 5 darabról lenne szó, a kevesebb hajtómű pedig kevesebb alkatrészt és ezáltal potenciális hibaforrást jelent. A hővédelmet is frappánsan oldották meg a Boeingnál: mindenféle erősen ötvözött acél helyett egyszerűen vastag alumínium ötvözetből készítenék a Saturn-IC külső borítását, amely képes lenne a fellépő hőt a szükséges ideig elvezetni és biztonságosan elviselni.

A Rockwell gyorsító-repülőgép fantáziarajza, látható a 12 darab SSME hajtómű

Egy repülőgépnél vagy űrhajónál általános probléma, hogy a tervezés és a gyártás folyamán egyre nehezebb lesz, mert például meg kell erősíteni egy alulméretezett alkatrészt vagy valamiért egy új eszközt kell beépíteni. Az ilyen tömegnövekedés viszont azt jelenti, hogy több üzemanyagra van szükség ahhoz, hogy elérje a Föld körüli pályát. Ha a tartályok a géptestben vannak, akkor az egész gépet át kell tervezni, míg ha a tartály a gépen kívül van, akkor elég csak nagyobb tartályt építeni, a gépet nem kell módosítani hozzá.

Az új tervek, illetve a hozzájuk tartozó pénzügyi elemzéseket látva a költségvetési bizottság tagjai meglehetősen hitetlenkedve ingatták a fejüket. Először is, alig pár hónap alatt a NASA és az alvállalkozó cégek leraktak az asztalra egy olyan megoldást, ami történetesen alig tér el az eredeti tervektől. Két (vagyis pontosabban két és fél) fokozatú, egy visszatérő gyorsító repülőgépből és egy űrrepülőgépből áll. Az egyetlen változás, hogy megjelent a ledobható üzemanyag tartály, amely miatt végülis nem száz százalékosan újrafelhasználható. Viszont a költségek a felére zsugorodtak, így már belefértek az előírt keretbe - mi lett volna, hogy ha még kevesebbet állapítanak meg keretösszegnek? Lehet, hogy a NASA egyszerűen pazarló, ha nem helyezik nyomás alá? Zavarbaejtő kérdések ezek még a NASA szemszögéből is.

A Boeing C-5 elképzelésének fantáziarajza, amely alul maradt a Lockheed-el szemben

A másik oldalról viszont óvatosságra intettek egy ebben az időszakban zajló botrány által gerjesztett hullámok. Az Amerikai Légierő az 1960-as években egy hatalmas, négy hajtóműves teherszállító gépet igényelt,amire a Douglas, a Boeing és a Lockheed is benyújtotta pályázatát. Noha a Boeing tervét tartották a legjobbnak, a Lockheed nagyon agresszívan árazta be a saját megoldását, így végül őket hozták ki győztesnek, így született meg a C-5 Galaxy. Amely hamarosan a kongresszusi vizsgálóbizottságok kereszttüzében találta magát, mivel nem egyszerűen csak túlszaladtak a C-5 program költségei, de egyenesen az addigi összes programot beleszámítva is a legnagyobb mértékű kiigazításra volt szükség: bő egy milliárd dollárral került többe az adófizetőknek, mint azt a Lockheed eredetileg vállalta.

Ugyan a Lockheed beleegyezett, hogy a többletköltségek egy részét átvállalja, ám többek között emiatt is pénzügyileg megingott, végül az államnak kellett hitelt folyósítania a cégnek, hogy az ne menjen tönkre. Az az ember pedig, aki a C-5 árát tudatosan alacsonyan állapította meg Dan Haughton volt, ekkor már a Lockheed vezérigazgatója. Nem lehet vajon, hogy a NASA és az alvállalkozói ugyanezt játsszák most el? Megállapítanak egy túlzottan is alacsony árat, hogy megkapják a kongresszustól a pénzt, aztán ahogy túlköltekeznek, abban bíznak, hogy majd a plusz forrásokat megkapják, ahogy a C-5 Galaxy is megkapta végül azokat.

1972. február 17.-én George Low, a NASA vezetője egy beszédében arra figyelmeztetett, hogy az igazi kihívás egy olyan űrrepülő megalkotása, amely képes a meghatározott feladatok ellátásra, ésszerű költségekbe kerül a kifejlesztése és gazdaságosan üzemeltethető - ha csak az első kettő célt sikerül elérni, és a harmadikat nem, akkor egy fehér elefántot* fejlesztünk ki.

*Fehér Elefánt: Délkelet-Ázsiában (első sorban Burma, Thaiföld, Laosz) területén a fehér színű elefántok szent állatnak minősülnek, tilos munkára fogni őket. Emiatt ha császár ilyet ajándékoz valakinek, az egyszerre áldás, hiszen ezáltal a kegyét mutatja ki a megajándékozott irányába - ugyanakkor az ajándéknak nincs gyakorlati haszna, dolgoztatni nem lehet, ellenben a fenntartása, táplálása komoly költségeket jelent. A fehér elefánt a modern folklórban az olyan programokat, járműveket, épületeket jelöli, amelyeknek nincs semmi haszna, vagyis csak pénznyelők.

Az űrrepülőgépek hattyúdala V. rész

2011. május 17. 00:06, kedd

A saját javaslatára TAOS (Thrust Assisted Orbiter Shuttle ~ Tolóerő-Rásegítéses Űrsikló) néven hivatkozott. Ez Faget megoldására hasonlított, az űrsikló hasa alá egy nagy tartályban lenne elhelyezve a folyékony hidrogén és oxigén, és két gyorsító-rakéta kerül vagy a tartály, vagy az űrsikló mellé. A gyorsító-rakéták lehetnek folyékony vagy szilárd hajtóanyagúak. Miután kiégtek leválnak, és ejtőernyővel ereszkednének alá az Atlanti-óceánba, ahonnan kihalászva őket újra fel lehetne használni. Az üzemanyagtartály ugyan elveszik minden repülésnél, de ez elfogadható ár azért cserébe, hogy nincs szükség ember vezette gyorsító-repülőgépre. 

Saturn-IC gyorsító fokozat, felette az űrsikló hasa alatti rész az üzemanyagtartály

Ez volt az a banánhéj, amin viszont a TAOS először elcsúszott. A NASA-n belül ugyanis nagyon erős volt az a vélekedés, hogy két ember vezette fokozatra van szükség, hogy mind a Marshall, mind a Houston űrközpont kellően komoly kihívást kaphasson, és olyan munkát, amire büszkék lehessenek. Ezért a NASA-n belül sokkal népszerűbb volt a Saturn-IC megoldás, ami a Marshall űrközpontban dolgozók önérzetére jótékony hatással lett volna. Egy sima gyorsító-rakéta kifejlesztése és üzemeltetése nem lehet méltó annak a csapatnak, amelyet maga Von Braun hozott létre és irányított.

1971. október 22-én a NASA és a költségvetési bizottság ülésén a költségvetésiek javaslata kemény és könyörtelen volt: kaszálják el az egész űrsikló programot, és inkább maradjanak a Gemini és Apollo űrkapszuláknál, illetve az egyszer használatos rakétáknál. Ezek fejlesztése egyszerű, olcsó, és már kellő tapasztalatokkal rendelkeznek velük kapcsolatban. A költségvetési bizottság elnöke, Caspar Weinberger viszont valahogy át akarta vágni a gordiuszi csomót, lehetőleg úgy, hogy a saját emberiben se okozzon törést.

Festmény a Titan III/Dyna-Soar indításról Ezt javasolták a NASA-nak 8 évvel a program lezárása után

Felmerült egy olyan megoldás, hogy visszahoznák a Dyna-Soar-t, vagyis egy saját főhajtómű nélküli, egy Titan IIIL orráról induló űrrepülőgépet, amely vitorlázógépként tér vissza. Ugyan a hasznos teherszállító képessége jóval kisebb lenne mint a korábbi terveknek, de ennek az űrsiklónak csak az űrállomás ellátása lenne a célja, a nagy tömegű hasznos terheket a hagyományos hordozórakéták juttatnák fel továbbra is. A NASA számára ez elfogadhatatlan visszalépés volt, számukra csakis a legmodernebb, legelőremutatóbb megoldás jöhetett szóba, még a Saturn-IC-re is csak kényszerből bólintottak rá.

Miközben a döntés továbbra is váratott magára, további viták folytak arról, hogy mekkora rakterű, mekkora teherbírású űrsiklóra lenne szükség. Egy kisebb űrsikló kifejlesztése, gyártása és üzemeltetése kevesebb pénzt emésztene fel, ám a korábban felvázolt ambiciózus tervek mögött az munkálkodott, hogy egy csúcstechnikát kívánó, drágán kifejlesztett űrsikló úgy lehet csak rentábilis, ha hetente indul egy a világűrbe.

Emiatt kellett megnyerni a Légierőt, és emiatt kell a hagyományos hordozórakétákat nyugdíjazni, ezen dolgozott a NASA éveken át. Apropó, a Légierő és a CIA ekkoriban látványosan kimaradt a vitákból, az űrrepülőgép költségeibe egyikük sem szándékozott beszállni, annak finanszírozását egészében a NASA-ra hagyták. Viszont közben támogatták a Titan III. fejlesztését, és hátsó utakon jelezték, hogy nemzetbiztonsági okokból nem lenne bölcs, ha alternatíva nélkül hagynák az űrrepülőgépet - egy esetleges balesetnél elrendelt repülési tilalom esetén elvesztenék az egyetlen eszközt, amellyel a világűrbe lehetne hasznos terhet feljuttatni.

El lehet mondani, hogy sem a Légierő, sem a CIA nem rajongott az űrsiklóért, és mindvégig a Titan III-ra építették a terveiket. A NASA azonban az ő elvárásaik miatt volt kénytelen hatalmas és nagy teherbírású űrjárművet tervezni és építeni, miközben ennek a teljes költségét egyedül kellett kifizetnie.

Titan IIID hordozórakéta KH-9 kémműholddal az orrában 1971-ben

Nixon elnök 1972. január 5-én jóváhagyta a űrsikló programot. Az időzítés nem véletlen, 1972 választási év volt, az űrrepülőgép program pedig jelentős állami pénzeket juttathatott az államoknak. Természetesen nem csak ennek köszönhető, hogy Nixon magabiztos fölénnyel nyerte meg a választást, de kétségkívül ennek is köze volt hozzá.

Nixon 1972. január 5-én, az űrsiklóprogram jóváhagyásakor

Maga az űrrepülőgép a kompromisszumok alapján a Heiss által javasolt TAOS megoldásra épült, a gép hasa alatti üzemanyagtartállyal és a tartály két oldalán lévő gyorsítórakétákkal. Még formálódott, hogy a gyorsítórakéták folyékony vagy szilárd hajtóanyagúak legyenek. Az előbbi esetén az un. nyomás-táplált üzemanyag-ellátású verzió volt a támogatott, ez esetben a tartályokból nem drága turbószivattyúk szívják ki az üzemanyagot, hanem egy semleges gázzal (általában hélium) segítségével hoznak létre túlnyomást, és ez kényszeríti ki az üzemanyagot (illetve a másik tartályban az oxigént) az üzemanyag vezetékekbe.

Akadt viszont két bökkenő: először is ekkora méretű nyomás-táplált rakétát még nem építettek soha, kevés volt a tapasztalat vele, míg a szilárd-hajtóanyagú rakétákkal rengeteg tapasztalatot gyűjtöttek a Titan III esetén. A második probléma, hogy az előzetes számítások szerint a folyékony hajtóanyagú rakéta kifejlesztése közel egy milliárd dollárba kerül, sokkal többe, mint a szilárd-hajtóanyagú rakétáé.

A Rockwell győztes ajánlatának vázlata

1972. márciusában a NASA ajánlatokat kért a felvázolt űrrepülőgép megépítésére. Összesen négy vállalat válaszolt, a North American Rockwell, a Lockheed, a McDonnal-Douglas és a Grumman. Technikai és üzemeltetési szempontokból a Grumman tervei voltak a legkidolgozottabbak és legjobbak a NASA szerint, ám a költségek terén ők voltak a legdrágábbak, ezért végül a technikai szempontból második helyen végzett, ám a legolcsóbb árat ígérő Rockwell lett győztesnek kihirdetve. Az űrrepülőgép tehát a megvalósulás útjára léphetett.

Az űrrepülőgépek hattyúdala VI. rész

2011. május 24. 22:04, kedd

Miközben az űrrepülőgép program alaposan megnyírbálva a túlélésért küzd, lassan elkészülnek az első példányai. Cikksorozatunk mostani része az 1970-es évek második felében történteket eleveníti fel. 

A NASA 1969-'70-ben még újrafelhasználható "űrtargoncáról", nukleáris meghajtású űrbárkáról, 50 főt befogadó űrállomásról, és nem mellesleg emberes Mars-utazásokról álmodozott. 1972-ben rideg valósága viszont az volt, hogy szűkös költségvetésből egy újrafelhasználható űrrepülőgépet kell megvalósítaniuk, és a már futó Skylab-programon túl nincs más emberes űrhajózással kapcsolatos programja.

A megszületés utolsó, fájdalmas fázisai
Az űrsikló kifejlesztésére és megépítésére a NASA 100 millió dollárt kapott 1972-ben, 199 milliót 1973-ban, 475 milliót 1974-ben, 797,5 milliót 1975-ben és a csúcson, 1976-ban 1,2 milliárd dollárt, majd ismét csökkenő irányt vett a program költségvetése. Nem csak a pénzügyi, a politikai támogatottság is hiányzott, és az űrügynökség - mint valami rossz híresség - elég nehezen tűrte, hogy kiesett a figyelem középpontjából. Pedig nem is rég még az Apollo űrhajósait hatalmas tömeg fogadta New York utcáin, és a NASA prominens személyiségei szinte szétszakadtak, annyi riportfelkérést és meghívást kaptak.

A figyelemfelkeltésre szabályos útkeresés kezdődött, és végül az iskolásokat szándékoztak megfogni azzal, hogy létrehoztak egy programot, amely az űrsikló szabad raktérkapacitását kihasználva lehetőséget adott arra, hogy iskolások, tanintézmények által összeállított kísérleteket, hasznos terhet vigyenek fel. Hasonló elképzelés volt később a "tanár az űrben" program, amelyben egy civil iskolai tanárnőt képeztek ki űrhajósnak, és kapott helyett a sajnos szerencsétlenül járt Challenger fedélzetén. Nem csak a közemberek, de a politikusok figyelmére is nagy hangsúlyt fektettek, így politikusok is bekerültek a legénységi válogatásba.

Akárhogy is, a munka elkezdődött, és a "C" fázisban a végső formához szükséges teszteket hajtották végre. Számtalan problémára kellett még megoldást találni, a hővédő pajzstól kezdve a hajtóművön át a leszállással kapcsolatosan sok mindenig.

Fent egy még ép elégő hővédő pajzs elem, alul egy olyan, amelyet már felhasználtak

A hővédő pajzs volt talán a legkritikusabb. Az összes korábbi amerikai űrhajó a visszatéréskor egy elégő (ablativ) hőpajzsot használt, amely miközben elég, hőt von el, így óvja meg magát az űrhajót. A gond az, hogy például az Apollo kapszula hőpajzsa a visszatérő kapszula tömegének csaknem az egyharmadát tette ki. Ez a megoldás nem volt elfogadható egy újrafelhasználható űrjárműnél, hiszen a gépet minden repülés után új hőpajzssal kell ellátni, ami figyelembe véve, hogy legfeljebb pár napos felkészítés után akarták újra a világűrbe indítani az űrrepülőgépeket, legalábbis feszített munkatempót igényelt, arról nem is beszélve, hogy először ugye teljesen újrafelhasználható űrrepülőgépet akartak.

Azt sem szabad elfelejteni, hogy a korábbi űrhajókhoz képest az űrsikló hatalmas és nehéz, ráadásul az alakja is sokkal bonyolultabb, mint az általában csonkakúp alakú elődeié; mind-mind olyan jellemző, amely megnehezíti a hővédelemért felelős mérnökök dolgát. A "heat sink" megoldásnál - amit az X-15-nél is alkalmaztak - a gép szerkezetét speciális fémötvözetekből készítették, és a fém jó hővezető képességére építettek elvezetve a felhevült részektől a hőt. Ezek a fémötvözetek azonban nehezek, amely a gép tömegét növelik jelentősen, így szóba se jöhetett, hiszen minden, a hőpajzsra szánt kilogram a hasznos tehert csökkenti.

Egy szilikát hővédő tégla tesztje 1975-ben

A választott megoldás egy szilikát bázisú hővédő téglákból álló pajzs lett, amit gyakorlatilag felragasztanak a gép felületére, egy Nomex tartóbakra. Előnye volt, hogy tartósnak ígérkezett (100 repülést kibírhat, vagyis annyit, amennyire egy űrsikló élettartamát méretezték), és közben (elvben) kevés karbantartást igényel, miközben sokkal kisebb tömegű mind a "heat sink"-nél, mind az elégő hőpajzsnál. A legfontosabb pedig, hogy a gép szerkezete maga hagyományos, a repülőgép iparban általánosan használt alumíniumötvözet lehetett, ami olcsó, egyszerűen megmunkálható és könnyű volt. Első ránézésre tehát szinte csak előnye volt a megoldásnak. 

A szó szerint viharvert Columbia 1979-ben

Persze a gyakorlati megvalósításra való lépésnél rögtön kiderült, hogy korántsem ennyire szép a leányzó fekvése. Az űrrepülőgépen - amely ugye sokkal kisebb lett, mint azt eredetileg tervezték, köszönhetően a külső üzemanyagtartályra való áttérésnek - mintegy 24 000 tégla található. Ezek mindegyike egyedi darab, ellenőrzésük a várakozásokkal szemben igen munkaóra-igényes volt, azt kézzel kellett végrehajtani, ahogy a felhelyezésüket is. 1979-ben, mikor a Columbia a 747 SCA szállítógép hátán átrepült egy viharon, több száz hővédő tégla esett le, illetve rongálódott meg. A teljes hőpajzsot újra át kellett vizsgálni, ami rengeteg időt vett igénybe, az elveszett, megsérült téglák pótlása pedig csak kézi munkával oldható meg. Így pedig végképpen lőttek annak az álomnak, hogy a szilikát-téglák olcsó és hatékony megoldást nyújtanának egy újrafelhasználható űrrepülőgép hővédelmére.

Az SSME méretaránya egy ember mellett, és a stilizált ábrán a felépítése a két turboszivattyúval

Az űrrepülőgép hajtóműve, az SSME fejlesztése is komoly kihívásokkal küszködött. A Rocketdyne ugyan bizonyította a tendereztetésnél, hogy tud kellően erős hajtóművet építeni, viszont az üzemanyag továbbításáért felelős turbó-szivattyúkkal adós maradt. Az első valódi SSME hajtómű már 1974 májusában tesztelés alá került, ám a szivattyúkkal meggyűlt a mérnökök baja. A hidrogént továbbító szivattyúnak először a tengelye rezonált be a hatalmas fordulatszámon, aminek kijavítása nyolc hónapot vett igénybe. Utána a csapágyazás hűtése bizonyult elégtelennek, a csapágyakat ugyanis a szivattyúzott folyékony hidrogén egy kis részét elvezetve hűtötték. Ezt hat hónapnyi munka árán sikerült megoldani. Végül pedig a szivattyú lapátjain jelentkeztek repedések és törések, ami újabb fél év késedelmet jelentett.

A folyékony oxigént mozgató szivattyú szintén sok fejfájást okozott a mérnököknek, ráadásul itt a probléma forrását nem is sikerült elsőre megállapítani, ugyanis az első teszteknél egyszerűen elégett az egész szivattyú. A tiszta oxigén jelenlétével az a baj, hogy minden, ami picit is hajlamos az égésre az bizony égni is fog. Végül sikerült kideríteni, hogy az egyik szelep nem várt áramlástani ellenállást produkált, és annak cseréjével orvosolták a hibát. Hogy az életük ne legyen vidám, ezután az oxigénszivattyú csapágyainak hibájakor ismét tűzesetek történtek, amelyek elhárítása további komoly munkát okozott nekik.

Ez itt a Pathfinder űrsikló... szerű... valami

Az 1972-ben kötött szerződés szerint egy súlymakettet (jelölése: MPTA-98, elnevezése: Pathfinder), egy vibrációs tesztekhez szánt makettet (jelölése: STA-99, elnevezése: Challenger) és két űrrepülőgépet (OV-101 alias Constitution és OV-102 alias Discovery) építenek meg. Érdemes megjegyezni, hogy 1972-ben még hét (7) űrrepülésre alkalmas űrsikló megépítését tervezték. A Pathfinder csak megközelítőleg (nagyon megközelítőleg) emlékeztetett az űrrepülőgépekre: acélból épült, és egyedül a különféle rögzítési pontok voltak azonosak a valódi űrsiklóval. Arra szolgált, hogy az űrrepülőgépek szállítását, kezelését, mozgatását ki lehessen rajta dolgozni, gyakorolni, amíg a valódi űrrepülőgépek elkészülnek, illetve a hajtóműtesztekhez használták fel.

Az STA-99 Challenger a strukturális nyúzóteszt idején

A Challenger sárkányszerkezete már a valódi űrrepülőgéppel megegyező volt, de a pilótafülkéje csak egy stilizált modul volt. Egy külön erre a célra épült keretben töltött 11 hónapot. A kerethez 256 (plusz három) hidraulikus dugattyút rögzítettek, amelyek másik vége az űrsikló meghatározott pontjain lévő bekötési pontokhoz csatlakozott. A plusz három hidraulikus dugattyú a gép farokrészénél helyezkedett el, és a három teljes teljesítménnyel működő SSME hajtómű működésekor fellépő erőket lehetett szimulálni velük. A hidraulikus keret célja az volt, hogy leteszteljék vele hogyan reagál a gép arra a terhelésre, amit indításkor, a világűrben illetve a légkörben való visszatéréskor és leszálláskor illetve landoláskor kapni fog.

Az Enterprise debütálása 1976-ban

A Constitution építése közben azonban egy azóta híressé vált esemény következett be. Az OV-101 elnevezése nem volt véletlen: egyfelől az Egyesült Államok alkotmányára emlékezik, amelynek kétszáz éves évfordulója 1987-ben lesz esedékes, másfelől az alkotmányról elnevezett első valódi amerikai hadihajóra, az USS Constitution-ra. Történt azonban, hogy a Star Trek tévésorozat rajongói elkezdték levelekkel bombázni a döntéshozókat, hogy változtassák meg az űrhajó nevét Enterprise-ra, a sorozatban látható űrhajó után. A levélírási hadjáratot végül a NASA a saját hasznára fordította, az immár Enterprise-ra keresztelt OV-101 bemutatására meghívták a TV sorozat megalkotóját és színészeit, így egy kis plusz médiafigyelmet generálva az űrügynökség számára.

 
James Fletcher, a NASA igazgatója és a Star Trek gárdájának nagy része, Gene Rodenberry-vel (jobbról a harmadik) az Enterprise bemutatásán - klikk a nagyobb képhez!

Az űrrepülőgépek hattyúdala VI. rész

2011. május 24. 22:04, kedd

Az Enterprise ugyanakkor inkább volt még mindig csak egy tesztjármű, mint valódi űrrepülőgép. Sárkányszerkezete és a pilótafülke is megegyezett a világűrbe indítani szándékozott űrrepülőgéppel, de nem volt sem hővédő pajzsa sem valódi hajtóművei. Feladata kettős volt, először is a NASA átépített két Boeing 747-es repülőgépet, amely a hátukra szerelt tartókereten szállíthatták az űrrepülőgépet. A 747 SCA (Shuttle Carrier Aircraft ~ űrsikló szállító repülőgép) az Egyesült Államokban különböző helyeken lévő űrközpontok és indítóállások között volt szállítani hivatott az űrsiklókat. 

 
Az egyik Boeing 747 SCA és az Enterprise összepárosítása - klikk a nagyobb képhez!

Az Enterprise először az Edwards légibázison, az egyik SCA hátán a földi gurulási tesztekhez kellett, azt megvizsgálandó hogy az SCA-űrsikló páros összeszerelve hogyan viselkedik a talajon. Ezután öt repülés következett, ahol azt figyelték hogy a levegőben mennyire befolyásolja az SCA repülési jellemzőit a hátán cipelt űrsikló. Ezt három olyan repülés követte, ahol az űrrepülőgép pilótafülkéjében már két tesztpilóta is helyet foglalt, és a fedélzeti rendszereinek, kezelőszerveinek, irányítórendszereinek a működését tesztelték. Végül pedig öt tesztrepülést hajtottak végre, ahol az Enterprise levált a hordozó repülőgépről, és vitorlázó-repülőgépként ereszkedett alá, majd szállt le. Az első négy alkalommal a kiszáradt tómederben tették le a gépet, az utolsó repülésnél pedig már a kifutón landolt, imitálva a világűrből való visszatérés utolsó fázisát. 

 
Az Enterprise és a 747 SCA tesztrepülése a Dryden légibázis felett - klikk a nagyobb képhez!

Az Enterprise farokrészére az utolsó két repülést leszámítva egy áramvonalazó kúpot helyeztek fel, amely csökkentette a légellenállást és a keletkező turbulenciákat. Csak az utolsó két repülésnél volt lehetőség a valódi kialakításra, ahol a három főhajtómű és a két orbitális rakétahajtómű makettje foglalt helyet a gép végében. A tesztrepülések teljes sikerrel zárultak. Eredetileg a szárnytőben két gázturbinás sugárhajtómű lett volna elhelyezve, hogy a visszatéréskor a pilóták a hajtóművek által nyújtott tolóerőt kihasználva manőverezhessenek. A hajtómű nélküli siklórepülés kockázatosabb ennél, hiszen nincs mód arra, hogy például időjárási vagy egyéb okokból a leszállást megszakítsák. Így egy menetben kell letenni a gépet, nincs mód arra, hogy korrigáljanak, például egy elszúrt forduló után visszaemelkedjenek (átstartoljanak), és újra megpróbálják a leszállást.

Az Enterprise, és a felette áthúzó SCA illetve T-38-asok alakzata

Eredetileg az Enterprise ezek után ment volna a Rockwell-hez, hogy átépítsék teljes értékű űrsiklóvá, ám ezt 1978-ban negálták, úgy döntöttek ez túl költséges, mivel teljesen újra kellene építeni a gépet. Az Enterprise ezek után a póttartállyal és a két gyorsítórakéta makettjával együtt először vibrációs teszteken vett részt, majd átszállították Floridába, hogy az indításhoz való előkészítés, így többek között az összeszerelés után az indítóasztallal együtt az indítóállásba való szállítási eljárásokat teszteljék és tökéletesítsék.

A Rockwellhez átkerülve egyes elemeit kiszerelték, és más, űrrepülésre használt gépekben használták fel őket. Az Enterprise többször nem repült, nemhogy a világűrbe, de még irányítottan sem, legfeljebb a 747 SCA-k hátán, ahogy az egyik indítóálllás tesztről a másikra vitték át vagy bemutatókra utaztatták. A Star Trek rajongók erőfeszítései ellenére tehát az Enterprise nevet nem egy űrhajó kapta meg, csak egy kísérleti protojármű.

 
Az Enterprise 1979-ben a Kennedy űrközpontban az indításhoz való előkészületek gyakorlásánál - klikk a nagyobb képhez!

Az OV-101 sorsának ilyetén alakulása azonban a NASA számára csak egyetlen valóban használható űrrepülőgépet hagyott, az OV-102 Columbiát. 1979 januárjában ezért a NASA megrendelt két további űrsiklót, az OV-103 Discovery-t - amely nevét James Cook harmadik felfedező hajóútjának egyik vitorlásáról kapta (az OV-105 később Cook első felfedezőútján használt vitorlásról kapta az Endevour nevet) -, illetve az OV-104 Atlantis-t, amely pedig az első amerikai oceanogárfiai kutatóhajóról lett elnevezve. (Ez amúgy érdekességképpen szintén vitorlás hajó volt, ami 1930-ban már meglehetősen furán hatott).

Ez azonban még mindig csak három űrsikló volt, kevesebb, mint a fele az 1971-ben tervezett hétnek, ezért megvizsgálták annak a lehetőségét, hogy az STA-99 Challenger-t átalakítsák teljes értékű, űrutazásra képes űrrepülőgéppé. A számok alapján ez olcsóbb és kivitelezhetőbb volt, mint az Enterprise átalakítása, így végül e mellett döntöttek. Az OV-99 jelölést kapta, és ezzel együtt a NASA négy űrsiklóval rendelkezhetett.Noha eredetileg az űrrepülőgép első útjára 1978 márciusában kellett volna sort keríteni, 1977-ben a költségvetési bizottság hirtelen 300 millióval megkurtította a program költségvetését. A NASA-n belül a szoros határidők, és a szűkös - és egyre szűkülő - költségvetés miatt eluralkodott a sikerorientált kommunikáció. Kifelé mindenkinek azt mondták és írták, hogy a program tökéletesen a kijelölt úton halad, és minden a legnagyobb rendben - majd a lélegzetét visszafojtva reménykedett mindenki, hogy valóban így is lesz.

De nem lett. A március elmúlt, és senki sem tudta biztosan, mikor is indulhat el az első űrrepülőgép. Amikor aztán 1978 decemberében az egyik SSME tesztnél egyszerűen felrobbant a hajtómű, mindenki számára nyilvánvalóvá vált, hogy márpedig koránt sincs minden rendben. Mint a vizsgálat kiderítette, a baleset egy hibás szelep és egy hőcserélő hibájára volt visszavezethető.

Robert Frosch

Ez akár az űrsikló program végét is jelenthette volna, ha ekkor még Fletcher a NASA igazgatója, és Nixon vagy Ford ül az elnöki székben. Azonban 1977-ben Robert Frosch lett kinevezve a NASA élére, Jimmy Carter elnök pedig azt várta el tőle, hogy eldöntse, elkaszálják-e az egész űrsikló programot avagy sem. Carter nem volt űrrajongó, ellenben mérnöki jártassága volt, és a haditengerészetnél a nukleáris meghajtással, illetve annak üzemeltetésével foglalkozott, Froschnak pedig bejárása volt Carterhez, és sikerült felkeltenie az elnök figyelmét az űrrepülőgépre, mint technikai vívmányra.

Carter védelmi tanácsadója Harold Brown adta meg a végső lökést, ami átlendítette a holtponton a döntésen hezitálókat, és az űrrepülőgép-program haladt tovább a kiteljesedés felé. Brown az űrrepülőgép nagy rajongója volt, és a Manhattan program egyik fizikusát, Hans Mark-ot bízta meg az űrrepülőgép katonai célú felhasználásával kapcsolatos munkával.

Hans Mark hivatalosan körülbelül államtitkári beosztásnak megfelelő rangban dolgozott a Védelmi Minisztériumban, ám nem hivatalosan az Nemzeti Felderítési Iroda (National Reconnaissance Office - továbbiakban NRO) vezetője lett. Az NRO-t 1960-ban hozták létre hogy egy kézbe vegye a Légierő és a CIA kémműhold-programjait (később minden kémműholdat az ő irányításuk alá helyeztek), és szigorúan titkos volt még csak a létezése is. Az űrsiklóval kapcsolatosan is a légierő volt a hivatalos kapcsolattartó a NASA-val, ám mögötte alapvetően az NRO határozta meg a kereteket. 

Carter elnök 1978-ban, háttérben a Pathfinder

A helyzet igazából senkinek sem volt kényelmes. A NASA-nak a légierő által megadott követelményekhez kellett igazodnia, amely hatalmas, 60 láb hosszú, 60 000 font tömegű műholdakat akart. A légierő maga nem igényelt ilyesmit, saját kommunikációs- és időjárás-előrejelző műholdjai nem voltak különösebben nagyok, de az NRO igényei ilyenek voltak, és nem akartak kisebbet. A légierő számára kínos volt az, hogy egy civil ügynökségre volt bízva egy katonai feladat, és különleges titkosítási eljárásokat követeltek meg.

Ennek ékes példája a "követő- és adatátjátszó műholdak" (Tracking & Data Relay System Satellite - TDRSS) esete, melyek eredetileg a földi központ és az űrhajó között különböző országokba, illetve hajók fedélzetére telepített antennarendszerekkel tartották a kapcsolatot. Azonban még ha tucatnyi ilyen is áll rendelkezésre, akkor is egy másfél órás keringési periódus (vagyis amíg megkerüli az űrhajó egyszer a Földet) alatt mindössze hozzávetőleg 15 percig van lehetőség a kétirányú kommunikációra. Hogy ezt megoldják, három műholdat állítottak geostacionárius pályájára, hozzávetőleg 36 000 km-re a Föld felszíne felett. Ezek segítségével már közel teljes lefedettséget tudtak biztosítani, így a Föld körül keringő űrjárművek és műholdak illetve a földi központok között folyamatos adat- és kommunikációs-kapcsolatot lehetett fenntartani.

Igen ám, de az NRO és a Légierő fejlett titkosítási eljárást követelt meg, elvégre is katonai célú műholdak és űrrepülőgép-missziók is tervben voltak, emiatt viszont az egész TDRSS rendszer jelentős csúszást és költségtúllépést volt kénytelen elkönyvelni. Az már csak hab volt a tortán, hogy a TDRSS sávszélességének legnagyobb részét a Védelmi Minisztérium, pontosabban az NRO csapolja majd meg.

Hans Mark

Hans Mark később egy könyvében megjegyezte, hogy hivatalba lépésekor az NRO (amit ekkor még nem nevesíthetett, ezért légierőként hivatkozik rá) szakemberei egyáltalán nem törekedtek arra, hogy kihasználják az űrsikló lehetőségeit a hasznos terhek mérete és tömege terén, amit hét évvel korábban épp az NRO és a Légierő követelt meg. Visszás szituáció, amit Mark igyekezett megfordítani, ám a posztról való távozása, majd később a Challenger-katasztrófa miatt az NRO végül teljesen elfordult az űrrepülőgéptől.

Indítási terv 1980-ban: 11 év alatt 487 indítás, ebből 126 a Vandernberg légibázisról. Érdemes megjegyezni, hogy az űrsiklók tervezett élettartama 100 repülés volt, a NASA pedig mindössze négy űrrepülésre alkalmas űrsiklóval rendelkezett

A katonai kapcsolat nem csak a mélyben, a felszínen sem volt vonzó az űrügynökségnek, mivel köszönhetően ennek az egész űrrepülőgép-programot körüllengte annak a szelleme, hogy elsősorban katonai célt szolgál, ami több lehetséges partnerországot illetve civil céget is elriasztott. A NASA-ra - amelyet Eisenhower eredetileg kifejezetten civil ügynökségnek szánt - olyan árnyék vetült, mintha csak a védelmi minisztérium kiszolgáló csicskása lenne, a NASA pedig minden igyekezete ellenére sem tudta ennek az élét elvenni hosszú ideig.

 
Már működőképes SSME-k beépítése a Columbia farokrészébe, 1980-ban, két évvel az után hogy a Columbiának már a világűrbe kellett volna emelkednie