Cifka Miklós
Az űrrepülőgépek hattyúdala II. rész
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.
Az űrrepülőgépek hattyúdala I. rész
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's újság 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.
Folytatás a következő oldalon. 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 I. rész
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's újság 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.
Folytatás a következő oldalon. 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-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.