Cifka Miklós
Az űrrepülőgépek hattyúdala VI. rész
Miközben az űrrepülőgép program alaposan megnyírbálva a túlélésért küzd, lassan elkészülnek az első példányai. Cikksorozatunk mostani része az 1970-es évek második felében történteket eleveníti fel.
- I. rész - | - II. rész - | - III. rész - | - IV. rész - | - V. rész - | - VI. rész -
A NASA 1969-'70-ben még újrafelhasználható "űrtargoncáról", nukleáris meghajtású űrbárkáról, 50 főt befogadó űrállomásról, és nem mellesleg emberes Mars-utazásokról álmodozott. 1972-ben rideg valósága viszont az volt, hogy szűkös költségvetésből egy újrafelhasználható űrrepülőgépet kell megvalósítaniuk, és a már futó Skylab-programon túl nincs más emberes űrhajózással kapcsolatos programja.
A megszületés utolsó, fájdalmas fázisai
Az űrsikló kifejlesztésére és megépítésére a NASA 100 millió dollárt kapott 1972-ben, 199 milliót 1973-ban, 475 milliót 1974-ben, 797,5 milliót 1975-ben és a csúcson, 1976-ban 1,2 milliárd dollárt, majd ismét csökkenő irányt vett a program költségvetése. Nem csak a pénzügyi, a politikai támogatottság is hiányzott, és az űrügynökség - mint valami rossz híresség - elég nehezen tűrte, hogy kiesett a figyelem középpontjából. Pedig nem is rég még az Apollo űrhajósait hatalmas tömeg fogadta New York utcáin, és a NASA prominens személyiségei szinte szétszakadtak, annyi riportfelkérést és meghívást kaptak.
A figyelemfelkeltésre szabályos útkeresés kezdődött, és végül az iskolásokat szándékoztak megfogni azzal, hogy létrehoztak egy programot, amely az űrsikló szabad raktérkapacitását kihasználva lehetőséget adott arra, hogy iskolások, tanintézmények által összeállított kísérleteket, hasznos terhet vigyenek fel. Hasonló elképzelés volt később a "tanár az űrben" program, amelyben egy civil iskolai tanárnőt képeztek ki űrhajósnak, és kapott helyett a sajnos szerencsétlenül járt Challenger fedélzetén. Nem csak a közemberek, de a politikusok figyelmére is nagy hangsúlyt fektettek, így politikusok is bekerültek a legénységi válogatásba.
Akárhogy is, a munka elkezdődött, és a "C" fázisban a végső formához szükséges teszteket hajtották végre. Számtalan problémára kellett még megoldást találni, a hővédő pajzstól kezdve a hajtóművön át a leszállással kapcsolatosan sok mindenig.
Fent egy még ép elégő hővédő pajzs elem, alul egy olyan, amelyet már felhasználtak
A hővédő pajzs volt talán a legkritikusabb. Az összes korábbi amerikai űrhajó a visszatéréskor egy elégő (ablativ) hőpajzsot használt, amely miközben elég, hőt von el, így óvja meg magát az űrhajót. A gond az, hogy például az Apollo kapszula hőpajzsa a visszatérő kapszula tömegének csaknem az egyharmadát tette ki. Ez a megoldás nem volt elfogadható egy újrafelhasználható űrjárműnél, hiszen a gépet minden repülés után új hőpajzssal kell ellátni, ami figyelembe véve, hogy legfeljebb pár napos felkészítés után akarták újra a világűrbe indítani az űrrepülőgépeket, legalábbis feszített munkatempót igényelt, arról nem is beszélve, hogy először ugye teljesen újrafelhasználható űrrepülőgépet akartak.
Azt sem szabad elfelejteni, hogy a korábbi űrhajókhoz képest az űrsikló hatalmas és nehéz, ráadásul az alakja is sokkal bonyolultabb, mint az általában csonkakúp alakú elődeié; mind-mind olyan jellemző, amely megnehezíti a hővédelemért felelős mérnökök dolgát. A "heat sink" megoldásnál - amit az X-15-nél is alkalmaztak - a gép szerkezetét speciális fémötvözetekből készítették, és a fém jó hővezető képességére építettek elvezetve a felhevült részektől a hőt. Ezek a fémötvözetek azonban nehezek, amely a gép tömegét növelik jelentősen, így szóba se jöhetett, hiszen minden, a hőpajzsra szánt kilogram a hasznos tehert csökkenti.
Egy szilikát hővédő tégla tesztje 1975-ben
A választott megoldás egy szilikát bázisú hővédő téglákból álló pajzs lett, amit gyakorlatilag felragasztanak a gép felületére, egy Nomex tartóbakra. Előnye volt, hogy tartósnak ígérkezett (100 repülést kibírhat, vagyis annyit, amennyire egy űrsikló élettartamát méretezték), és közben (elvben) kevés karbantartást igényel, miközben sokkal kisebb tömegű mind a "heat sink"-nél, mind az elégő hőpajzsnál. A legfontosabb pedig, hogy a gép szerkezete maga hagyományos, a repülőgép iparban általánosan használt alumíniumötvözet lehetett, ami olcsó, egyszerűen megmunkálható és könnyű volt. Első ránézésre tehát szinte csak előnye volt a megoldásnak.
A szó szerint viharvert Columbia 1979-ben
Persze a gyakorlati megvalósításra való lépésnél rögtön kiderült, hogy korántsem ennyire szép a leányzó fekvése. Az űrrepülőgépen - amely ugye sokkal kisebb lett, mint azt eredetileg tervezték, köszönhetően a külső üzemanyagtartályra való áttérésnek - mintegy 24 000 tégla található. Ezek mindegyike egyedi darab, ellenőrzésük a várakozásokkal szemben igen munkaóra-igényes volt, azt kézzel kellett végrehajtani, ahogy a felhelyezésüket is. 1979-ben, mikor a Columbia a 747 SCA szállítógép hátán átrepült egy viharon, több száz hővédő tégla esett le, illetve rongálódott meg. A teljes hőpajzsot újra át kellett vizsgálni, ami rengeteg időt vett igénybe, az elveszett, megsérült téglák pótlása pedig csak kézi munkával oldható meg. Így pedig végképpen lőttek annak az álomnak, hogy a szilikát-téglák olcsó és hatékony megoldást nyújtanának egy újrafelhasználható űrrepülőgép hővédelmére.
Az SSME méretaránya egy ember mellett, és a stilizált ábrán a felépítése a két turboszivattyúval
Az űrrepülőgép hajtóműve, az SSME fejlesztése is komoly kihívásokkal küszködött. A Rocketdyne ugyan bizonyította a tendereztetésnél, hogy tud kellően erős hajtóművet építeni, viszont az üzemanyag továbbításáért felelős turbó-szivattyúkkal adós maradt. Az első valódi SSME hajtómű már 1974 májusában tesztelés alá került, ám a szivattyúkkal meggyűlt a mérnökök baja. A hidrogént továbbító szivattyúnak először a tengelye rezonált be a hatalmas fordulatszámon, aminek kijavítása nyolc hónapot vett igénybe. Utána a csapágyazás hűtése bizonyult elégtelennek, a csapágyakat ugyanis a szivattyúzott folyékony hidrogén egy kis részét elvezetve hűtötték. Ezt hat hónapnyi munka árán sikerült megoldani. Végül pedig a szivattyú lapátjain jelentkeztek repedések és törések, ami újabb fél év késedelmet jelentett.
A folyékony oxigént mozgató szivattyú szintén sok fejfájást okozott a mérnököknek, ráadásul itt a probléma forrását nem is sikerült elsőre megállapítani, ugyanis az első teszteknél egyszerűen elégett az egész szivattyú. A tiszta oxigén jelenlétével az a baj, hogy minden, ami picit is hajlamos az égésre az bizony égni is fog. Végül sikerült kideríteni, hogy az egyik szelep nem várt áramlástani ellenállást produkált, és annak cseréjével orvosolták a hibát. Hogy az életük ne legyen vidám, ezután az oxigénszivattyú csapágyainak hibájakor ismét tűzesetek történtek, amelyek elhárítása további komoly munkát okozott nekik.
Ez itt a Pathfinder űrsikló... szerű... valami
Az 1972-ben kötött szerződés szerint egy súlymakettet (jelölése: MPTA-98, elnevezése: Pathfinder), egy vibrációs tesztekhez szánt makettet (jelölése: STA-99, elnevezése: Challenger) és két űrrepülőgépet (OV-101 alias Constitution és OV-102 alias Discovery) építenek meg. Érdemes megjegyezni, hogy 1972-ben még hét (7) űrrepülésre alkalmas űrsikló megépítését tervezték. A Pathfinder csak megközelítőleg (nagyon megközelítőleg) emlékeztetett az űrrepülőgépekre: acélból épült, és egyedül a különféle rögzítési pontok voltak azonosak a valódi űrsiklóval. Arra szolgált, hogy az űrrepülőgépek szállítását, kezelését, mozgatását ki lehessen rajta dolgozni, gyakorolni, amíg a valódi űrrepülőgépek elkészülnek, illetve a hajtóműtesztekhez használták fel.
Az STA-99 Challenger a strukturális nyúzóteszt idején
A Challenger sárkányszerkezete már a valódi űrrepülőgéppel megegyező volt, de a pilótafülkéje csak egy stilizált modul volt. Egy külön erre a célra épült keretben töltött 11 hónapot. A kerethez 256 (plusz három) hidraulikus dugattyút rögzítettek, amelyek másik vége az űrsikló meghatározott pontjain lévő bekötési pontokhoz csatlakozott. A plusz három hidraulikus dugattyú a gép farokrészénél helyezkedett el, és a három teljes teljesítménnyel működő SSME hajtómű működésekor fellépő erőket lehetett szimulálni velük. A hidraulikus keret célja az volt, hogy leteszteljék vele hogyan reagál a gép arra a terhelésre, amit indításkor, a világűrben illetve a légkörben való visszatéréskor és leszálláskor illetve landoláskor kapni fog.
Az Enterprise debütálása 1976-ban
A Constitution építése közben azonban egy azóta híressé vált esemény következett be. Az OV-101 elnevezése nem volt véletlen: egyfelől az Egyesült Államok alkotmányára emlékezik, amelynek kétszáz éves évfordulója 1987-ben lesz esedékes, másfelől az alkotmányról elnevezett első valódi amerikai hadihajóra, az USS Constitution-ra. Történt azonban, hogy a Star Trek tévésorozat rajongói elkezdték levelekkel bombázni a döntéshozókat, hogy változtassák meg az űrhajó nevét Enterprise-ra, a sorozatban látható űrhajó után. A levélírási hadjáratot végül a NASA a saját hasznára fordította, az immár Enterprise-ra keresztelt OV-101 bemutatására meghívták a TV sorozat megalkotóját és színészeit, így egy kis plusz médiafigyelmet generálva az űrügynökség számára.
James Fletcher, a NASA igazgatója és a Star Trek gárdájának nagy része, Gene Rodenberry-vel (jobbról a harmadik) az Enterprise bemutatásán - klikk a nagyobb képhez!
Lapozz! Az Enterprise ugyanakkor inkább volt még mindig csak egy tesztjármű, mint valódi űrrepülőgép. Sárkányszerkezete és a pilótafülke is megegyezett a világűrbe indítani szándékozott űrrepülőgéppel, de nem volt sem hővédő pajzsa sem valódi hajtóművei. Feladata kettős volt, először is a NASA átépített két Boeing 747-es repülőgépet, amely a hátukra szerelt tartókereten szállíthatták az űrrepülőgépet. A 747 SCA (Shuttle Carrier Aircraft ~ űrsikló szállító repülőgép) az Egyesült Államokban különböző helyeken lévő űrközpontok és indítóállások között volt szállítani hivatott az űrsiklókat.
Az egyik Boeing 747 SCA és az Enterprise összepárosítása - klikk a nagyobb képhez!
Az Enterprise először az Edwards légibázison, az egyik SCA hátán a földi gurulási tesztekhez kellett, azt megvizsgálandó hogy az SCA-űrsikló páros összeszerelve hogyan viselkedik a talajon. Ezután öt repülés következett, ahol azt figyelték hogy a levegőben mennyire befolyásolja az SCA repülési jellemzőit a hátán cipelt űrsikló. Ezt három olyan repülés követte, ahol az űrrepülőgép pilótafülkéjében már két tesztpilóta is helyet foglalt, és a fedélzeti rendszereinek, kezelőszerveinek, irányítórendszereinek a működését tesztelték. Végül pedig öt tesztrepülést hajtottak végre, ahol az Enterprise levált a hordozó repülőgépről, és vitorlázó-repülőgépként ereszkedett alá, majd szállt le. Az első négy alkalommal a kiszáradt tómederben tették le a gépet, az utolsó repülésnél pedig már a kifutón landolt, imitálva a világűrből való visszatérés utolsó fázisát.
Az Enterprise és a 747 SCA tesztrepülése a Dryden légibázis felett - klikk a nagyobb képhez!
Az Enterprise farokrészére az utolsó két repülést leszámítva egy áramvonalazó kúpot helyeztek fel, amely csökkentette a légellenállást és a keletkező turbulenciákat. Csak az utolsó két repülésnél volt lehetőség a valódi kialakításra, ahol a három főhajtómű és a két orbitális rakétahajtómű makettje foglalt helyet a gép végében. A tesztrepülések teljes sikerrel zárultak. Eredetileg a szárnytőben két gázturbinás sugárhajtómű lett volna elhelyezve, hogy a visszatéréskor a pilóták a hajtóművek által nyújtott tolóerőt kihasználva manőverezhessenek. A hajtómű nélküli siklórepülés kockázatosabb ennél, hiszen nincs mód arra, hogy például időjárási vagy egyéb okokból a leszállást megszakítsák. Így egy menetben kell letenni a gépet, nincs mód arra, hogy korrigáljanak, például egy elszúrt forduló után visszaemelkedjenek (átstartoljanak), és újra megpróbálják a leszállást.
Az Enterprise, és a felette áthúzó SCA illetve T-38-asok alakzata
Eredetileg az Enterprise ezek után ment volna a Rockwell-hez, hogy átépítsék teljes értékű űrsiklóvá, ám ezt 1978-ban negálták, úgy döntöttek ez túl költséges, mivel teljesen újra kellene építeni a gépet. Az Enterprise ezek után a póttartállyal és a két gyorsítórakéta makettjával együtt először vibrációs teszteken vett részt, majd átszállították Floridába, hogy az indításhoz való előkészítés, így többek között az összeszerelés után az indítóasztallal együtt az indítóállásba való szállítási eljárásokat teszteljék és tökéletesítsék.
A Rockwellhez átkerülve egyes elemeit kiszerelték, és más, űrrepülésre használt gépekben használták fel őket. Az Enterprise többször nem repült, nemhogy a világűrbe, de még irányítottan sem, legfeljebb a 747 SCA-k hátán, ahogy az egyik indítóálllás tesztről a másikra vitték át vagy bemutatókra utaztatták. A Star Trek rajongók erőfeszítései ellenére tehát az Enterprise nevet nem egy űrhajó kapta meg, csak egy kísérleti protojármű.
Az Enterprise 1979-ben a Kennedy űrközpontban az indításhoz való előkészületek gyakorlásánál - klikk a nagyobb képhez!
Az OV-101 sorsának ilyetén alakulása azonban a NASA számára csak egyetlen valóban használható űrrepülőgépet hagyott, az OV-102 Columbiát. 1979 januárjában ezért a NASA megrendelt két további űrsiklót, az OV-103 Discovery-t - amely nevét James Cook harmadik felfedező hajóútjának egyik vitorlásáról kapta (az OV-105 később Cook első felfedezőútján használt vitorlásról kapta az Endevour nevet) -, illetve az OV-104 Atlantis-t, amely pedig az első amerikai oceanogárfiai kutatóhajóról lett elnevezve. (Ez amúgy érdekességképpen szintén vitorlás hajó volt, ami 1930-ban már meglehetősen furán hatott).
Ez azonban még mindig csak három űrsikló volt, kevesebb, mint a fele az 1971-ben tervezett hétnek, ezért megvizsgálták annak a lehetőségét, hogy az STA-99 Challenger-t átalakítsák teljes értékű, űrutazásra képes űrrepülőgéppé. A számok alapján ez olcsóbb és kivitelezhetőbb volt, mint az Enterprise átalakítása, így végül e mellett döntöttek. Az OV-99 jelölést kapta, és ezzel együtt a NASA négy űrsiklóval rendelkezhetett.
Noha eredetileg az űrrepülőgép első útjára 1978 márciusában kellett volna sort keríteni, 1977-ben a költségvetési bizottság hirtelen 300 millióval megkurtította a program költségvetését. A NASA-n belül a szoros határidők, és a szűkös - és egyre szűkülő - költségvetés miatt eluralkodott a sikerorientált kommunikáció. Kifelé mindenkinek azt mondták és írták, hogy a program tökéletesen a kijelölt úton halad, és minden a legnagyobb rendben - majd a lélegzetét visszafojtva reménykedett mindenki, hogy valóban így is lesz.
De nem lett. A március elmúlt, és senki sem tudta biztosan, mikor is indulhat el az első űrrepülőgép. Amikor aztán 1978 decemberében az egyik SSME tesztnél egyszerűen felrobbant a hajtómű, mindenki számára nyilvánvalóvá vált, hogy márpedig koránt sincs minden rendben. Mint a vizsgálat kiderítette, a baleset egy hibás szelep és egy hőcserélő hibájára volt visszavezethető.
Ez akár az űrsikló program végét is jelenthette volna, ha ekkor még Fletcher a NASA igazgatója, és Nixon vagy Ford ül az elnöki székben. Azonban 1977-ben Robert Frosch lett kinevezve a NASA élére, Jimmy Carter elnök pedig azt várta el tőle, hogy eldöntse, elkaszálják-e az egész űrsikló programot avagy sem. Carter nem volt űrrajongó, ellenben mérnöki jártassága volt, és a haditengerészetnél a nukleáris meghajtással, illetve annak üzemeltetésével foglalkozott, Froschnak pedig bejárása volt Carterhez, és sikerült felkeltenie az elnök figyelmét az űrrepülőgépre, mint technikai vívmányra.
Carter védelmi tanácsadója Harold Brown adta meg a végső lökést, ami átlendítette a holtponton a döntésen hezitálókat, és az űrrepülőgép-program haladt tovább a kiteljesedés felé. Brown az űrrepülőgép nagy rajongója volt, és a Manhattan program egyik fizikusát, Hans Mark-ot bízta meg az űrrepülőgép katonai célú felhasználásával kapcsolatos munkával.
Hans Mark hivatalosan körülbelül államtitkári beosztásnak megfelelő rangban dolgozott a Védelmi Minisztériumban, ám nem hivatalosan az Nemzeti Felderítési Iroda (National Reconnaissance Office - továbbiakban NRO) vezetője lett. Az NRO-t 1960-ban hozták létre hogy egy kézbe vegye a Légierő és a CIA kémműhold-programjait (később minden kémműholdat az ő irányításuk alá helyeztek), és szigorúan titkos volt még csak a létezése is. Az űrsiklóval kapcsolatosan is a légierő volt a hivatalos kapcsolattartó a NASA-val, ám mögötte alapvetően az NRO határozta meg a kereteket.
Carter elnök 1978-ban, háttérben a Pathfinder
A helyzet igazából senkinek sem volt kényelmes. A NASA-nak a légierő által megadott követelményekhez kellett igazodnia, amely hatalmas, 60 láb hosszú, 60 000 font tömegű műholdakat akart. A légierő maga nem igényelt ilyesmit, saját kommunikációs- és időjárás-előrejelző műholdjai nem voltak különösebben nagyok, de az NRO igényei ilyenek voltak, és nem akartak kisebbet. A légierő számára kínos volt az, hogy egy civil ügynökségre volt bízva egy katonai feladat, és különleges titkosítási eljárásokat követeltek meg.
Ennek ékes példája a "követő- és adatátjátszó műholdak" (Tracking & Data Relay System Satellite - TDRSS) esete, melyek eredetileg a földi központ és az űrhajó között különböző országokba, illetve hajók fedélzetére telepített antennarendszerekkel tartották a kapcsolatot. Azonban még ha tucatnyi ilyen is áll rendelkezésre, akkor is egy másfél órás keringési periódus (vagyis amíg megkerüli az űrhajó egyszer a Földet) alatt mindössze hozzávetőleg 15 percig van lehetőség a kétirányú kommunikációra. Hogy ezt megoldják, három műholdat állítottak geostacionárius pályájára, hozzávetőleg 36 000 km-re a Föld felszíne felett. Ezek segítségével már közel teljes lefedettséget tudtak biztosítani, így a Föld körül keringő űrjárművek és műholdak illetve a földi központok között folyamatos adat- és kommunikációs-kapcsolatot lehetett fenntartani.
Igen ám, de az NRO és a Légierő fejlett titkosítási eljárást követelt meg, elvégre is katonai célú műholdak és űrrepülőgép-missziók is tervben voltak, emiatt viszont az egész TDRSS rendszer jelentős csúszást és költségtúllépést volt kénytelen elkönyvelni. Az már csak hab volt a tortán, hogy a TDRSS sávszélességének legnagyobb részét a Védelmi Minisztérium, pontosabban az NRO csapolja majd meg.
Hans Mark
Hans Mark később egy könyvében megjegyezte, hogy hivatalba lépésekor az NRO (amit ekkor még nem nevesíthetett, ezért légierőként hivatkozik rá) szakemberei egyáltalán nem törekedtek arra, hogy kihasználják az űrsikló lehetőségeit a hasznos terhek mérete és tömege terén, amit hét évvel korábban épp az NRO és a Légierő követelt meg. Visszás szituáció, amit Mark igyekezett megfordítani, ám a posztról való távozása, majd később a Challenger-katasztrófa miatt az NRO végül teljesen elfordult az űrrepülőgéptől.
Indítási terv 1980-ban: 11 év alatt 487 indítás, ebből 126 a Vandernberg légibázisról. Érdemes megjegyezni, hogy az űrsiklók tervezett élettartama 100 repülés volt, a NASA pedig mindössze négy űrrepülésre alkalmas űrsiklóval rendelkezett
A katonai kapcsolat nem csak a mélyben, a felszínen sem volt vonzó az űrügynökségnek, mivel köszönhetően ennek az egész űrrepülőgép-programot körüllengte annak a szelleme, hogy elsősorban katonai célt szolgál, ami több lehetséges partnerországot illetve civil céget is elriasztott. A NASA-ra - amelyet Eisenhower eredetileg kifejezetten civil ügynökségnek szánt - olyan árnyék vetült, mintha csak a védelmi minisztérium kiszolgáló csicskása lenne, a NASA pedig minden igyekezete ellenére sem tudta ennek az élét elvenni hosszú ideig.
Már működőképes SSME-k beépítése a Columbia farokrészébe, 1980-ban, két évvel az után hogy a Columbiának már a világűrbe kellett volna emelkednie
(folytatjuk)
A NASA 1969-'70-ben még újrafelhasználható "űrtargoncáról", nukleáris meghajtású űrbárkáról, 50 főt befogadó űrállomásról, és nem mellesleg emberes Mars-utazásokról álmodozott. 1972-ben rideg valósága viszont az volt, hogy szűkös költségvetésből egy újrafelhasználható űrrepülőgépet kell megvalósítaniuk, és a már futó Skylab-programon túl nincs más emberes űrhajózással kapcsolatos programja.
A megszületés utolsó, fájdalmas fázisai
Az űrsikló kifejlesztésére és megépítésére a NASA 100 millió dollárt kapott 1972-ben, 199 milliót 1973-ban, 475 milliót 1974-ben, 797,5 milliót 1975-ben és a csúcson, 1976-ban 1,2 milliárd dollárt, majd ismét csökkenő irányt vett a program költségvetése. Nem csak a pénzügyi, a politikai támogatottság is hiányzott, és az űrügynökség - mint valami rossz híresség - elég nehezen tűrte, hogy kiesett a figyelem középpontjából. Pedig nem is rég még az Apollo űrhajósait hatalmas tömeg fogadta New York utcáin, és a NASA prominens személyiségei szinte szétszakadtak, annyi riportfelkérést és meghívást kaptak.
A figyelemfelkeltésre szabályos útkeresés kezdődött, és végül az iskolásokat szándékoztak megfogni azzal, hogy létrehoztak egy programot, amely az űrsikló szabad raktérkapacitását kihasználva lehetőséget adott arra, hogy iskolások, tanintézmények által összeállított kísérleteket, hasznos terhet vigyenek fel. Hasonló elképzelés volt később a "tanár az űrben" program, amelyben egy civil iskolai tanárnőt képeztek ki űrhajósnak, és kapott helyett a sajnos szerencsétlenül járt Challenger fedélzetén. Nem csak a közemberek, de a politikusok figyelmére is nagy hangsúlyt fektettek, így politikusok is bekerültek a legénységi válogatásba.
Akárhogy is, a munka elkezdődött, és a "C" fázisban a végső formához szükséges teszteket hajtották végre. Számtalan problémára kellett még megoldást találni, a hővédő pajzstól kezdve a hajtóművön át a leszállással kapcsolatosan sok mindenig.
Fent egy még ép elégő hővédő pajzs elem, alul egy olyan, amelyet már felhasználtak
A hővédő pajzs volt talán a legkritikusabb. Az összes korábbi amerikai űrhajó a visszatéréskor egy elégő (ablativ) hőpajzsot használt, amely miközben elég, hőt von el, így óvja meg magát az űrhajót. A gond az, hogy például az Apollo kapszula hőpajzsa a visszatérő kapszula tömegének csaknem az egyharmadát tette ki. Ez a megoldás nem volt elfogadható egy újrafelhasználható űrjárműnél, hiszen a gépet minden repülés után új hőpajzssal kell ellátni, ami figyelembe véve, hogy legfeljebb pár napos felkészítés után akarták újra a világűrbe indítani az űrrepülőgépeket, legalábbis feszített munkatempót igényelt, arról nem is beszélve, hogy először ugye teljesen újrafelhasználható űrrepülőgépet akartak.
Azt sem szabad elfelejteni, hogy a korábbi űrhajókhoz képest az űrsikló hatalmas és nehéz, ráadásul az alakja is sokkal bonyolultabb, mint az általában csonkakúp alakú elődeié; mind-mind olyan jellemző, amely megnehezíti a hővédelemért felelős mérnökök dolgát. A "heat sink" megoldásnál - amit az X-15-nél is alkalmaztak - a gép szerkezetét speciális fémötvözetekből készítették, és a fém jó hővezető képességére építettek elvezetve a felhevült részektől a hőt. Ezek a fémötvözetek azonban nehezek, amely a gép tömegét növelik jelentősen, így szóba se jöhetett, hiszen minden, a hőpajzsra szánt kilogram a hasznos tehert csökkenti.
Egy szilikát hővédő tégla tesztje 1975-ben
A választott megoldás egy szilikát bázisú hővédő téglákból álló pajzs lett, amit gyakorlatilag felragasztanak a gép felületére, egy Nomex tartóbakra. Előnye volt, hogy tartósnak ígérkezett (100 repülést kibírhat, vagyis annyit, amennyire egy űrsikló élettartamát méretezték), és közben (elvben) kevés karbantartást igényel, miközben sokkal kisebb tömegű mind a "heat sink"-nél, mind az elégő hőpajzsnál. A legfontosabb pedig, hogy a gép szerkezete maga hagyományos, a repülőgép iparban általánosan használt alumíniumötvözet lehetett, ami olcsó, egyszerűen megmunkálható és könnyű volt. Első ránézésre tehát szinte csak előnye volt a megoldásnak.
A szó szerint viharvert Columbia 1979-ben
Persze a gyakorlati megvalósításra való lépésnél rögtön kiderült, hogy korántsem ennyire szép a leányzó fekvése. Az űrrepülőgépen - amely ugye sokkal kisebb lett, mint azt eredetileg tervezték, köszönhetően a külső üzemanyagtartályra való áttérésnek - mintegy 24 000 tégla található. Ezek mindegyike egyedi darab, ellenőrzésük a várakozásokkal szemben igen munkaóra-igényes volt, azt kézzel kellett végrehajtani, ahogy a felhelyezésüket is. 1979-ben, mikor a Columbia a 747 SCA szállítógép hátán átrepült egy viharon, több száz hővédő tégla esett le, illetve rongálódott meg. A teljes hőpajzsot újra át kellett vizsgálni, ami rengeteg időt vett igénybe, az elveszett, megsérült téglák pótlása pedig csak kézi munkával oldható meg. Így pedig végképpen lőttek annak az álomnak, hogy a szilikát-téglák olcsó és hatékony megoldást nyújtanának egy újrafelhasználható űrrepülőgép hővédelmére.
Az SSME méretaránya egy ember mellett, és a stilizált ábrán a felépítése a két turboszivattyúval
Az űrrepülőgép hajtóműve, az SSME fejlesztése is komoly kihívásokkal küszködött. A Rocketdyne ugyan bizonyította a tendereztetésnél, hogy tud kellően erős hajtóművet építeni, viszont az üzemanyag továbbításáért felelős turbó-szivattyúkkal adós maradt. Az első valódi SSME hajtómű már 1974 májusában tesztelés alá került, ám a szivattyúkkal meggyűlt a mérnökök baja. A hidrogént továbbító szivattyúnak először a tengelye rezonált be a hatalmas fordulatszámon, aminek kijavítása nyolc hónapot vett igénybe. Utána a csapágyazás hűtése bizonyult elégtelennek, a csapágyakat ugyanis a szivattyúzott folyékony hidrogén egy kis részét elvezetve hűtötték. Ezt hat hónapnyi munka árán sikerült megoldani. Végül pedig a szivattyú lapátjain jelentkeztek repedések és törések, ami újabb fél év késedelmet jelentett.
A folyékony oxigént mozgató szivattyú szintén sok fejfájást okozott a mérnököknek, ráadásul itt a probléma forrását nem is sikerült elsőre megállapítani, ugyanis az első teszteknél egyszerűen elégett az egész szivattyú. A tiszta oxigén jelenlétével az a baj, hogy minden, ami picit is hajlamos az égésre az bizony égni is fog. Végül sikerült kideríteni, hogy az egyik szelep nem várt áramlástani ellenállást produkált, és annak cseréjével orvosolták a hibát. Hogy az életük ne legyen vidám, ezután az oxigénszivattyú csapágyainak hibájakor ismét tűzesetek történtek, amelyek elhárítása további komoly munkát okozott nekik.
Ez itt a Pathfinder űrsikló... szerű... valami
Az 1972-ben kötött szerződés szerint egy súlymakettet (jelölése: MPTA-98, elnevezése: Pathfinder), egy vibrációs tesztekhez szánt makettet (jelölése: STA-99, elnevezése: Challenger) és két űrrepülőgépet (OV-101 alias Constitution és OV-102 alias Discovery) építenek meg. Érdemes megjegyezni, hogy 1972-ben még hét (7) űrrepülésre alkalmas űrsikló megépítését tervezték. A Pathfinder csak megközelítőleg (nagyon megközelítőleg) emlékeztetett az űrrepülőgépekre: acélból épült, és egyedül a különféle rögzítési pontok voltak azonosak a valódi űrsiklóval. Arra szolgált, hogy az űrrepülőgépek szállítását, kezelését, mozgatását ki lehessen rajta dolgozni, gyakorolni, amíg a valódi űrrepülőgépek elkészülnek, illetve a hajtóműtesztekhez használták fel.
Az STA-99 Challenger a strukturális nyúzóteszt idején
A Challenger sárkányszerkezete már a valódi űrrepülőgéppel megegyező volt, de a pilótafülkéje csak egy stilizált modul volt. Egy külön erre a célra épült keretben töltött 11 hónapot. A kerethez 256 (plusz három) hidraulikus dugattyút rögzítettek, amelyek másik vége az űrsikló meghatározott pontjain lévő bekötési pontokhoz csatlakozott. A plusz három hidraulikus dugattyú a gép farokrészénél helyezkedett el, és a három teljes teljesítménnyel működő SSME hajtómű működésekor fellépő erőket lehetett szimulálni velük. A hidraulikus keret célja az volt, hogy leteszteljék vele hogyan reagál a gép arra a terhelésre, amit indításkor, a világűrben illetve a légkörben való visszatéréskor és leszálláskor illetve landoláskor kapni fog.
Az Enterprise debütálása 1976-ban
A Constitution építése közben azonban egy azóta híressé vált esemény következett be. Az OV-101 elnevezése nem volt véletlen: egyfelől az Egyesült Államok alkotmányára emlékezik, amelynek kétszáz éves évfordulója 1987-ben lesz esedékes, másfelől az alkotmányról elnevezett első valódi amerikai hadihajóra, az USS Constitution-ra. Történt azonban, hogy a Star Trek tévésorozat rajongói elkezdték levelekkel bombázni a döntéshozókat, hogy változtassák meg az űrhajó nevét Enterprise-ra, a sorozatban látható űrhajó után. A levélírási hadjáratot végül a NASA a saját hasznára fordította, az immár Enterprise-ra keresztelt OV-101 bemutatására meghívták a TV sorozat megalkotóját és színészeit, így egy kis plusz médiafigyelmet generálva az űrügynökség számára.
James Fletcher, a NASA igazgatója és a Star Trek gárdájának nagy része, Gene Rodenberry-vel (jobbról a harmadik) az Enterprise bemutatásán - klikk a nagyobb képhez!
Lapozz! Az Enterprise ugyanakkor inkább volt még mindig csak egy tesztjármű, mint valódi űrrepülőgép. Sárkányszerkezete és a pilótafülke is megegyezett a világűrbe indítani szándékozott űrrepülőgéppel, de nem volt sem hővédő pajzsa sem valódi hajtóművei. Feladata kettős volt, először is a NASA átépített két Boeing 747-es repülőgépet, amely a hátukra szerelt tartókereten szállíthatták az űrrepülőgépet. A 747 SCA (Shuttle Carrier Aircraft ~ űrsikló szállító repülőgép) az Egyesült Államokban különböző helyeken lévő űrközpontok és indítóállások között volt szállítani hivatott az űrsiklókat.
Az egyik Boeing 747 SCA és az Enterprise összepárosítása - klikk a nagyobb képhez!
Az Enterprise először az Edwards légibázison, az egyik SCA hátán a földi gurulási tesztekhez kellett, azt megvizsgálandó hogy az SCA-űrsikló páros összeszerelve hogyan viselkedik a talajon. Ezután öt repülés következett, ahol azt figyelték hogy a levegőben mennyire befolyásolja az SCA repülési jellemzőit a hátán cipelt űrsikló. Ezt három olyan repülés követte, ahol az űrrepülőgép pilótafülkéjében már két tesztpilóta is helyet foglalt, és a fedélzeti rendszereinek, kezelőszerveinek, irányítórendszereinek a működését tesztelték. Végül pedig öt tesztrepülést hajtottak végre, ahol az Enterprise levált a hordozó repülőgépről, és vitorlázó-repülőgépként ereszkedett alá, majd szállt le. Az első négy alkalommal a kiszáradt tómederben tették le a gépet, az utolsó repülésnél pedig már a kifutón landolt, imitálva a világűrből való visszatérés utolsó fázisát.
Az Enterprise és a 747 SCA tesztrepülése a Dryden légibázis felett - klikk a nagyobb képhez!
Az Enterprise farokrészére az utolsó két repülést leszámítva egy áramvonalazó kúpot helyeztek fel, amely csökkentette a légellenállást és a keletkező turbulenciákat. Csak az utolsó két repülésnél volt lehetőség a valódi kialakításra, ahol a három főhajtómű és a két orbitális rakétahajtómű makettje foglalt helyet a gép végében. A tesztrepülések teljes sikerrel zárultak. Eredetileg a szárnytőben két gázturbinás sugárhajtómű lett volna elhelyezve, hogy a visszatéréskor a pilóták a hajtóművek által nyújtott tolóerőt kihasználva manőverezhessenek. A hajtómű nélküli siklórepülés kockázatosabb ennél, hiszen nincs mód arra, hogy például időjárási vagy egyéb okokból a leszállást megszakítsák. Így egy menetben kell letenni a gépet, nincs mód arra, hogy korrigáljanak, például egy elszúrt forduló után visszaemelkedjenek (átstartoljanak), és újra megpróbálják a leszállást.
Az Enterprise, és a felette áthúzó SCA illetve T-38-asok alakzata
Eredetileg az Enterprise ezek után ment volna a Rockwell-hez, hogy átépítsék teljes értékű űrsiklóvá, ám ezt 1978-ban negálták, úgy döntöttek ez túl költséges, mivel teljesen újra kellene építeni a gépet. Az Enterprise ezek után a póttartállyal és a két gyorsítórakéta makettjával együtt először vibrációs teszteken vett részt, majd átszállították Floridába, hogy az indításhoz való előkészítés, így többek között az összeszerelés után az indítóasztallal együtt az indítóállásba való szállítási eljárásokat teszteljék és tökéletesítsék.
A Rockwellhez átkerülve egyes elemeit kiszerelték, és más, űrrepülésre használt gépekben használták fel őket. Az Enterprise többször nem repült, nemhogy a világűrbe, de még irányítottan sem, legfeljebb a 747 SCA-k hátán, ahogy az egyik indítóálllás tesztről a másikra vitték át vagy bemutatókra utaztatták. A Star Trek rajongók erőfeszítései ellenére tehát az Enterprise nevet nem egy űrhajó kapta meg, csak egy kísérleti protojármű.
Az Enterprise 1979-ben a Kennedy űrközpontban az indításhoz való előkészületek gyakorlásánál - klikk a nagyobb képhez!
Az OV-101 sorsának ilyetén alakulása azonban a NASA számára csak egyetlen valóban használható űrrepülőgépet hagyott, az OV-102 Columbiát. 1979 januárjában ezért a NASA megrendelt két további űrsiklót, az OV-103 Discovery-t - amely nevét James Cook harmadik felfedező hajóútjának egyik vitorlásáról kapta (az OV-105 később Cook első felfedezőútján használt vitorlásról kapta az Endevour nevet) -, illetve az OV-104 Atlantis-t, amely pedig az első amerikai oceanogárfiai kutatóhajóról lett elnevezve. (Ez amúgy érdekességképpen szintén vitorlás hajó volt, ami 1930-ban már meglehetősen furán hatott).
Ez azonban még mindig csak három űrsikló volt, kevesebb, mint a fele az 1971-ben tervezett hétnek, ezért megvizsgálták annak a lehetőségét, hogy az STA-99 Challenger-t átalakítsák teljes értékű, űrutazásra képes űrrepülőgéppé. A számok alapján ez olcsóbb és kivitelezhetőbb volt, mint az Enterprise átalakítása, így végül e mellett döntöttek. Az OV-99 jelölést kapta, és ezzel együtt a NASA négy űrsiklóval rendelkezhetett.
Noha eredetileg az űrrepülőgép első útjára 1978 márciusában kellett volna sort keríteni, 1977-ben a költségvetési bizottság hirtelen 300 millióval megkurtította a program költségvetését. A NASA-n belül a szoros határidők, és a szűkös - és egyre szűkülő - költségvetés miatt eluralkodott a sikerorientált kommunikáció. Kifelé mindenkinek azt mondták és írták, hogy a program tökéletesen a kijelölt úton halad, és minden a legnagyobb rendben - majd a lélegzetét visszafojtva reménykedett mindenki, hogy valóban így is lesz.
De nem lett. A március elmúlt, és senki sem tudta biztosan, mikor is indulhat el az első űrrepülőgép. Amikor aztán 1978 decemberében az egyik SSME tesztnél egyszerűen felrobbant a hajtómű, mindenki számára nyilvánvalóvá vált, hogy márpedig koránt sincs minden rendben. Mint a vizsgálat kiderítette, a baleset egy hibás szelep és egy hőcserélő hibájára volt visszavezethető.
 Robert Frosch |
Carter védelmi tanácsadója Harold Brown adta meg a végső lökést, ami átlendítette a holtponton a döntésen hezitálókat, és az űrrepülőgép-program haladt tovább a kiteljesedés felé. Brown az űrrepülőgép nagy rajongója volt, és a Manhattan program egyik fizikusát, Hans Mark-ot bízta meg az űrrepülőgép katonai célú felhasználásával kapcsolatos munkával.
Hans Mark hivatalosan körülbelül államtitkári beosztásnak megfelelő rangban dolgozott a Védelmi Minisztériumban, ám nem hivatalosan az Nemzeti Felderítési Iroda (National Reconnaissance Office - továbbiakban NRO) vezetője lett. Az NRO-t 1960-ban hozták létre hogy egy kézbe vegye a Légierő és a CIA kémműhold-programjait (később minden kémműholdat az ő irányításuk alá helyeztek), és szigorúan titkos volt még csak a létezése is. Az űrsiklóval kapcsolatosan is a légierő volt a hivatalos kapcsolattartó a NASA-val, ám mögötte alapvetően az NRO határozta meg a kereteket.
Carter elnök 1978-ban, háttérben a Pathfinder
A helyzet igazából senkinek sem volt kényelmes. A NASA-nak a légierő által megadott követelményekhez kellett igazodnia, amely hatalmas, 60 láb hosszú, 60 000 font tömegű műholdakat akart. A légierő maga nem igényelt ilyesmit, saját kommunikációs- és időjárás-előrejelző műholdjai nem voltak különösebben nagyok, de az NRO igényei ilyenek voltak, és nem akartak kisebbet. A légierő számára kínos volt az, hogy egy civil ügynökségre volt bízva egy katonai feladat, és különleges titkosítási eljárásokat követeltek meg.
Ennek ékes példája a "követő- és adatátjátszó műholdak" (Tracking & Data Relay System Satellite - TDRSS) esete, melyek eredetileg a földi központ és az űrhajó között különböző országokba, illetve hajók fedélzetére telepített antennarendszerekkel tartották a kapcsolatot. Azonban még ha tucatnyi ilyen is áll rendelkezésre, akkor is egy másfél órás keringési periódus (vagyis amíg megkerüli az űrhajó egyszer a Földet) alatt mindössze hozzávetőleg 15 percig van lehetőség a kétirányú kommunikációra. Hogy ezt megoldják, három műholdat állítottak geostacionárius pályájára, hozzávetőleg 36 000 km-re a Föld felszíne felett. Ezek segítségével már közel teljes lefedettséget tudtak biztosítani, így a Föld körül keringő űrjárművek és műholdak illetve a földi központok között folyamatos adat- és kommunikációs-kapcsolatot lehetett fenntartani.
Igen ám, de az NRO és a Légierő fejlett titkosítási eljárást követelt meg, elvégre is katonai célú műholdak és űrrepülőgép-missziók is tervben voltak, emiatt viszont az egész TDRSS rendszer jelentős csúszást és költségtúllépést volt kénytelen elkönyvelni. Az már csak hab volt a tortán, hogy a TDRSS sávszélességének legnagyobb részét a Védelmi Minisztérium, pontosabban az NRO csapolja majd meg.
Hans Mark
Hans Mark később egy könyvében megjegyezte, hogy hivatalba lépésekor az NRO (amit ekkor még nem nevesíthetett, ezért légierőként hivatkozik rá) szakemberei egyáltalán nem törekedtek arra, hogy kihasználják az űrsikló lehetőségeit a hasznos terhek mérete és tömege terén, amit hét évvel korábban épp az NRO és a Légierő követelt meg. Visszás szituáció, amit Mark igyekezett megfordítani, ám a posztról való távozása, majd később a Challenger-katasztrófa miatt az NRO végül teljesen elfordult az űrrepülőgéptől.
Indítási terv 1980-ban: 11 év alatt 487 indítás, ebből 126 a Vandernberg légibázisról. Érdemes megjegyezni, hogy az űrsiklók tervezett élettartama 100 repülés volt, a NASA pedig mindössze négy űrrepülésre alkalmas űrsiklóval rendelkezett
A katonai kapcsolat nem csak a mélyben, a felszínen sem volt vonzó az űrügynökségnek, mivel köszönhetően ennek az egész űrrepülőgép-programot körüllengte annak a szelleme, hogy elsősorban katonai célt szolgál, ami több lehetséges partnerországot illetve civil céget is elriasztott. A NASA-ra - amelyet Eisenhower eredetileg kifejezetten civil ügynökségnek szánt - olyan árnyék vetült, mintha csak a védelmi minisztérium kiszolgáló csicskása lenne, a NASA pedig minden igyekezete ellenére sem tudta ennek az élét elvenni hosszú ideig.
Már működőképes SSME-k beépítése a Columbia farokrészébe, 1980-ban, két évvel az után hogy a Columbiának már a világűrbe kellett volna emelkednie