Cifka Miklós
Az űrrepülőgépek hattyúdala
Mintegy 30 év után az amerikai űrrepülés igáslova hosszú viták után nyugdíjba vonul, ennek kapcsán felidézzük az űrsikló program történetének néhány, talán kevésbé közismert fejezetét.
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
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.
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
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.