Cifka Miklós
Az űrrepülőgépek hattyúdala V. rész
1960 végén úgy tűnt, hogy akár meg is szűnhet a NASA emberes űrrepülés-programja. ogy sikerült ebből az állapotból kimozdulni? Erről szól cikksorozatunk mostani része.
- I. rész - | - II. rész - | - III. rész - | - IV. rész - | - V. rész -
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...
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 űrsikló felveszi a végső formáját
Még 1970-ben a Nixon kormányzat megbízta a Mathematica Inc. céget azzal, hogy gazdasági és mérnöki szempontok alapján elemezze a NASA űrrepülőgép programját, és tegyen javaslatokat hogyan lehetne hatékonyabbá és olcsóbbá tenni azt. Klaus Heiss, egy osztrák-amerikai közgazdász vezette azt a csoportot, amely ezzel a feladattal foglalkozott. Heiss átrágta magát az összes lehetséges megoldáson, mind a NASA, mind a potenciális gyártó cégek által felvázoltakon, és úgy vélte, hogy bár jó irányba haladnak az 1971-es változtatásokkal, még mindig túl nagy a vállalt pénzügyi kockázat.
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.
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.
(folytatjuk)
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 |
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 űrsikló felveszi a végső formáját
Még 1970-ben a Nixon kormányzat megbízta a Mathematica Inc. céget azzal, hogy gazdasági és mérnöki szempontok alapján elemezze a NASA űrrepülőgép programját, és tegyen javaslatokat hogyan lehetne hatékonyabbá és olcsóbbá tenni azt. Klaus Heiss, egy osztrák-amerikai közgazdász vezette azt a csoportot, amely ezzel a feladattal foglalkozott. Heiss átrágta magát az összes lehetséges megoldáson, mind a NASA, mind a potenciális gyártó cégek által felvázoltakon, és úgy vélte, hogy bár jó irányba haladnak az 1971-es változtatásokkal, még mindig túl nagy a vállalt pénzügyi kockázat.
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 |
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.
(folytatjuk)
