În primii ani ai programului spațial american, sarcina principală a fost îmbunătățirea caracteristicilor sistemelor rachete și spațiale. A devenit rapid clar că creșterea parametrilor tehnici a fost asociată cu dificultăți semnificative și ar trebui să ducă la o creștere a costului lansărilor. O soluție interesantă la această problemă a fost propusă sub forma conceptului Big Dumb Booster.
Big Stupid Rocket
Proiectele de rachete și sisteme spațiale din acea vreme s-au remarcat prin complexitate tehnică ridicată. Pentru a obține caracteristici superioare, au fost dezvoltate și introduse noi materiale, s-au creat eșantioane promițătoare de echipamente de toate clasele, s-au dezvoltat motoare etc. Toate acestea au dus la o creștere a costului dezvoltării și producției de rachete.
Calculele au arătat că, menținând astfel de abordări, costul retragerii mărfurilor va rămâne cel puțin la același nivel sau chiar va începe să crească. Pentru a menține sau îmbunătăți performanța economică, au fost necesare soluții radical noi la nivel de concept. Primele studii în această direcție au început chiar la sfârșitul anilor cincizeci și au dat în curând rezultate reale.
NASA, în colaborare cu o serie de companii private aerospațiale, a elaborat câteva concepte noi pentru sisteme avansate. Unul dintre ei s-a numit Big Dumb Booster - „Vehicul de lansare mare prost (sau primitiv)”.
Esența acestui concept a fost simplificarea cât mai mult posibil a proiectării vehiculului de lansare și a componentelor sale individuale. Pentru aceasta, a fost necesar să se utilizeze numai materiale și tehnologii bine stăpânite, abandonând dezvoltarea altora noi. De asemenea, a fost necesară simplificarea proiectării rachetei în sine și a componentelor sale. În același timp, a fost necesară creșterea transportatorului, mărind sarcina sa utilă.
Estimările inițiale sugerează că această abordare de proiectare și producție a permis BDB să ofere reduceri dramatice de costuri în lansări. În comparație cu rachetele purtătoare existente și promițătoare cu aspectul „tradițional”, noile modele au fost de multe ori mai economice. De asemenea, era de așteptat o creștere a producției.
Astfel, amplificatorul BDB ar putea construi și pregăti rapid lansarea, apoi ar putea trimite o sarcină mai mare pe orbită. Pregătirea și lansarea ar fi fost la un cost rezonabil. Toate acestea ar putea deveni un bun stimulent pentru dezvoltarea în continuare a astronauticii, dar mai întâi a fost necesar să se dezvolte și să se implementeze fundamental noi proiecte.
Soluții fundamentale
Mai multe organizații de dezvoltare a rachetei și tehnologiei spațiale au participat la dezvoltarea conceptului BDB. Au propus și au adus la diferite grade de pregătire o serie de proiecte de lansare a vehiculelor. Probele propuse au fost semnificativ diferite între ele prin aspectul sau caracteristicile lor, dar în același timp au avut o serie de caracteristici comune.
Pentru a simplifica și a reduce costul rachetei, s-a propus construirea nu din aliaje ușoare, ci din oțeluri accesibile și bine stăpânite. În primul rând, au fost luate în considerare calități rezistente și ductile din categoria oțelurilor maraging. Astfel de materiale au făcut posibilă construirea de rachete mai mari cu parametrii de rezistență necesari și un cost rezonabil. În plus, structurile din oțel ar putea fi comandate de la o gamă largă de companii, incl. din diverse industrii - de la aviație la construcția de nave.
O rachetă mare, cu o sarcină grea, necesita un sistem de propulsie puternic, dar un astfel de produs în sine era extrem de scump și complex. S-a propus rezolvarea acestei probleme prin utilizarea celor mai eficiente tipuri de combustibil, precum și prin schimbarea designului motorului. Una dintre ideile principale în acest domeniu a fost respingerea unităților cu turbopompa - una dintre cele mai complexe componente ale motoarelor rachete cu propulsie lichidă. S-a planificat alimentarea cu combustibil și oxidant din cauza presiunii crescute în rezervoare. Numai această soluție a oferit economii semnificative de costuri.
Materialele și aliajele propuse au asigurat construirea unor structuri mari cu potențialul corespunzător. Sarcina utilă a unei rachete Big Dumb Booster ar putea fi mărită la 400-500 tone sau mai mult. Odată cu creșterea dimensiunii rachetei, proporția masei uscate în greutatea de lansare a scăzut, ceea ce a promis noi succese și economii suplimentare.
În viitor, rachetele sau elementele lor ar putea fi refolosite, ceea ce a fost facilitat de utilizarea oțelurilor durabile. Datorită acestui fapt, a fost planificat să se obțină o reducere suplimentară a costului de lansare.
Cu toate acestea, pentru a obține rezultate reale, a fost necesară finalizarea lucrărilor de cercetare și apoi lansarea proiectării experimentale. Cu toată simplitatea aparentă, aceste etape ar putea dura mulți ani și ar putea necesita finanțare substanțială. Cu toate acestea, întreprinderile din industria spațială și-au asumat acest risc și au început să proiecteze vehicule de lansare „primitive” promițătoare.
Proiecte îndrăznețe
Primele proiecte de un nou tip au apărut în 1962 și au fost evaluate de specialiștii NASA. Aceste variații ale BDB s-au bazat pe idei comune, dar le-au folosit în moduri diferite. În special, au existat diferențe chiar și în metoda de pornire.
Adevăratul deținător al recordului ar putea fi racheta NEXUS dezvoltată de General Dynamics. A fost un vehicul de lansare cu o singură etapă, cu o înălțime de 122 m și un diametru maxim de 45,7 m, cu stabilizatori pe o rază de 50 m. Greutatea estimată a lansării a ajuns la 21,8 mii tone, sarcina utilă pentru lansarea pe orbita pământului scăzut a fost ridicată la 900 de tone. Pentru alte orbite, capacitatea de încărcare era la jumătate din dimensiune.
Racheta NEXUS trebuia să lanseze sarcina pe orbită și apoi să aterizeze în oceane folosind parașute și motoare de aterizare cu combustibil solid. După service, un astfel de BDB ar putea efectua un nou zbor.
În același an, a apărut proiectul Sea Dragon de la compania Aerojet. El a propus o rachetă de transport maritim super-grea și nu a necesitat nicio instalație de lansare separată. În plus, s-a planificat implicarea întreprinderilor de construcții navale în producția de astfel de rachete, care au tehnologiile necesare - nu cele mai complicate - pentru asamblarea structurilor metalice.
„Sea Dragon” a fost construit după o schemă în două etape, cu motoare rachete simplificate pe ambele. Lungimea rachetei a atins 150 m, diametru - 23 m. Greutate - aprox. 10 mii tone, sarcină utilă - 550 tone pentru LEO. În prima etapă, a fost furnizat un motor kerosen-oxigen cu o forță de 36 milioane kgf. În locul unui complex de lansare la sol, a fost propus un sistem mai compact. A fost realizat sub forma unui rezervor mare de balast cu dispozitivele necesare atașate la partea de jos a primei etape.
Așa cum a fost conceput de designeri, racheta Sea Dragon trebuia să fie fabricată de un șantier naval din materialele obișnuite ale „navei”. Apoi, cu ajutorul unui remorcher, produsul în poziție orizontală ar trebui să fie tractat la locul de lansare. Sistemul de lansare a asigurat transferul rachetei dintr-o poziție orizontală în verticală cu un tiraj de aproximativ jumătate din corpul navei. Atunci Dragonul ar putea porni motoarele și a decola. Întoarcerea treptelor s-a efectuat cu ajutorul parașutelor cu aterizare pe apă.
Ieftin, dar scump
Proiectele vehiculelor de lansare super-grele Big Dumb Booster au fost de mare interes în contextul dezvoltării ulterioare a astronauticii. Cu toate acestea, implementarea lor a fost asociată cu o serie de dificultăți caracteristice, fără a depăși ceea ce a fost imposibil să se obțină rezultatele dorite. O evaluare sobră a propunerilor și proiectelor tehnice a dus la închiderea întregii direcții.
Dezvoltarea în continuare a proiectelor propuse de la Aeroget, General Dynamics și alte companii a fost o sarcină foarte dificilă. Pentru a crea o rachetă „ieftină”, au fost necesare cheltuieli mari pentru dezvoltarea proiectului și adaptarea tehnologiilor existente pentru aplicații spațiale. În același timp, rachetele rezultate în viitorul previzibil nu au avut niciun interes: orice sarcină utilă de sute de tone era pur și simplu absentă și nu era așteptată în următorii ani.
NASA a considerat nepotrivit să pierdem timp, bani și eforturi în proiecte fără beneficii reale. La mijlocul anilor șaizeci, toate lucrările pe tema BDB au încetat. Unii dintre participanții la aceste lucrări au încercat să refacă proiecte pentru alte sarcini, dar în acest caz nu au primit o continuare. Spre deliciul contribuabililor, lucrările la BDB s-au oprit din timp și s-au cheltuit puțini bani pentru programul dubios.
După cum a arătat dezvoltarea ulterioară a astronauticii americane, vehiculele de lansare grele și super-grele s-au folosit, dar sistemele cu o capacitate de transport de sute de tone erau redundante, precum și prea complexe și costisitoare - în ciuda planurilor inițiale. Dezvoltarea astronauticii a continuat fără „Big Primitive Rocket” - și a arătat rezultatele dorite.
