XXI. századi űrverseny

2004-ben George W. Bush új irányvonalat jelentett be az űrkutatásban, némileg válaszul a Columbia űrrepülőgép katasztrófájára. E szerint 2010-ben ki kell vonni az űrsiklókat, egy új űrhajót és az űrsikló program részelemeiből egy új hordozórakéta-családot kell építeni. 2020-ra ember tér vissza a Holdra, és elkezdik a Marsra való utazás előkészületeit - ezt foglalta össze a Constellation (Csillagkép) program. Az új célok eléréséhez a NASA némileg több pénzt kap a 2004-es költségvetéshez képest, de elsősorban belső átcsoportosítással kell előteremtenie a pénzösszeget. (Az emelés annyiban valósult meg, hogy szemben a 2004-es 15,1 milliárd dolláros költségvetéssel, 2008-ban már 17,3 milliárd dollárt kaptak, de utána 2005-ben, 2006-ban és 2007-ben is 16 milliárd dollár alatt maradt.)

A 2004-es költségvetési előrejelzésnek még egy fontos pontja volt, hogy 2016 után nem szerepel benne a Nemzetközi Űrállomás. Ez egyértelműen jelezte, hogy a NASA-nak a Föld körül keringő programok helyett távolabbra kell tekintenie. Azóta ugyan ezen a markáns elhatárolódáson finomítottak, és már 2020-ig vannak előre tervezett, az ISS-re induló küldetések.

A NASA az új célokhoz új eszközöket akart. A CEV (Crew Exploration Vehicle) keretében pályázatot indítottak, hogy megtalálják az ideális tervet és gyártót az új űrhajóhoz. Az eredeti, ún. spirális fejlesztés helyett a NASA 2005-ben kinevezett új igazgatója, Michael Griffin új irányelveket határozott meg, hogy a 2014-re előírt első CEV-fellövés helyett hamarabb indulhasson az új űrhajó. Az első tervek jó része még tartalmazott mérnöki újításokat és újszerű elképzeléseket, a NASA azonban finoman utalt arra, hogy mindössze egy megnagyobbított Apollo űrhajót képzeltek el, tehát például a Northrop (Szojuz-szerű) és a Lockheed (eredetileg kisméretű űrrepülőgép) terveit kellene átdolgozni.


A CEV-pályázatra elküldött koncepciók, jobb szélen a NASA saját javaslata
Az eset páratlan volt a maga nemében, és meglehetősen negatívan érte a szakmát. Az Apollo-féle design és technikai megoldások hajdan leginkább a kőbe vésett határidő ("...az évtized vége előtt...") és a még gyerekcipőben járó hiperszonikus repüléssel kapcsolatos ismeretek miatt győzedelmeskedtek az aerodinamikus űrrepülőgép tervek felett. Több, mint 40 év múlva arra hivatkozni, hogy az Apollo féle alapkoncepció már bevált, és ezzel elvetni minden újítást mindenesetre némileg vaskalaposnak tűnik.

A hordozórakéták terén a Griffin-féle nézet szerint a meglévő STS rendszer elemeire támaszkodva egy új, emberes repülésre szánt és annak megfelelő biztonsági rátával rendelkező családot kell megalkotni, és nem opció a jelenleg már létező Atlas és Delta hordozórakéták emberes űrrepülésekre alkalmas változatának kifejlesztése. Az erősen NASA-orientált végső elképzelés tehát az lett, hogy a pályázaton két, Apollo 2.0-nak tekinthető induló mérkőzött meg, amit végül a Lockheed által vezetett konzorcium nyert meg. Az alábbiakban az új rendszer elemeit vesszük végig.

ARES hordozórakéta-család

Az ARES család alapvetően egy kisebb és egy nagyobb rakétát jelent. A kisebb az ARES I, amelynek az új űrhajót, az Oriont kell a Föld körüli pályára juttatnia, míg a nagyobb, ARES V típus a nagyobb terhek Föld körüli pályára való juttatása mellett a Hold-küldetés gyorsító fokozatát és a holdkompot vinné fel.


A Saturn V, az STS, illetve az ARES I és az ARES V méretarányos rajza
Az ARES I első fokozata alapvetően az űrsiklók szilárd hajtóanyagú gyorsítórakétája, amely egy plusz szegmenst kapott (vagyis 4 szegmens helyett 5-ből áll), így hosszabb lett, de ez nagyobb tolóerőt is biztosít. A kiégése után leválik, és ejtőernyővel visszaereszkedik, majd egy komplett szétszerelés, átvizsgálás, összeszerelés és hajtóanyagfeltöltés után újra felhasználható.

A második fokozatban egy folyékony hajtóanyagú J-2X rakétahajtómű található, ez a Saturn I és Saturn V J-2 hajtóművének továbbfejlesztése. A második fokozat külső narancssárgás borítása ugyanaz a szigetelőhab, ami az űrsiklók külső üzemanyagtartályán is megtalálható, itt ugyanakkor problémát nem okozhat, hiszen nincs semmi, amiben egy esetlegesen leváló habdarab kárt okozhatna.


Fantáziarajz az ARES I-Orion párosról, kilövésre várva
A második fokozat tetején egy irányító gyűrű foglal helyet, ebben vannak elhelyezve a rakéta irányítórendszerei, amelyek figyelemmel kísérik a repülés közben a pályát, és ha szükséges, akkor beavatkoznak. A rakéta orrán foglal helyet az Orion űrhajó, vagy a legfeljebb 25 tonnányi hasznos teher. Az Orion esetén pedig egy mentőtorony is felkerül, hasonlóan az Apollo és a Szojuz űrhajókhoz. A mentőtorony vész esetén leemeli a parancsnoki modult, amelyben a személyzet helyet foglal, és biztonságos távolságra juttatja a rakétától.

A nagyobb ARES V felelős a nehezebb terhek űrbe juttatásáért, többek között ez fogja a Holdra indítani az elképzelt holdbázis elemeit, illetve előtte természetesen az Orion Hold-küldetés gyorsító fokozatát és az Altair holdkompot. A felvázolt alkalmazási lehetőségek között szerepel egy, a Hubble-nál nagyobb űrteleszkóp indítása is. Az ARES V-öt két, az ARES I-nél is jobban meghosszabbított (5 és fél szegmenses), szilárd hajtóanyagú gyorsítórakétával látták el. A második fokozat - a jelenlegi állapotok szerint - hat RS-68 folyékony üzemanyagú rakétahajtóművel bír, míg a harmadik fokozat az ARES I-hez hasonlóan egyetlen J-2X hajtóművet takar. A hatalmas rakéta mintegy 145 tonnát lesz képes alacsony Föld körüli pályára juttatni, illetve 71 tonnát Hold körüli pályára. Teljesítményadatai tehát az előd Saturn V-nél is jobbak, legalábbis papíron.


Fantáziarajz az ARES V fellövéséről, az első fokozat leválása utáni pillanatról
Az ARES-család fejlesztéséről nem mondhatjuk el, hogy zökkenőmentesen halad. Az ARES I első fokozata esetében nem várt rezgéseket tapasztaltak, majd a teljesítményével kapcsolatban is gondok jelentkeztek, ami miatt az egész űrhajót át kellett tervezni, ott spórolva a tömeggel, ahol csak tudtak. Az ARES ráadásul egyre távolabb kerül attól az elképzeléstől, hogy a jelenlegi űrsikló-program minél több elemét hasznosítsák benne újra.

Az első tervekben még az eredeti, rövidebb szilárd hajtóanyagú gyorsítórakétával számoltak, a rakétahajtóművek pedig az űrsikló SSME folyékony hidrogént és folyékony oxigént elégető hajtóművei lettek volna, ám ezeket túl drágának találták az egyszer használatos fokozatokban történő felhasználására. Ezért tértek át a J-2X hajtóművekre, amelyek miatt viszont az Orion űrhajó kisebb és könnyebb kell legyen. Az első tervekben szintén szerepelt az űrsikló külső üzemanyagtartályának felhasználása az ARES V-nél, de ez ugyanúgy lekerült a napirendről. Az eredeti, legtöbbet emlegetett indok az ARES-család mellett, miszerint az űrsikló létező elemiből felépíthető egy olcsó, új rakétacsalád mára okafogyottá vált, hiszen már mindent módosított formában használnak fel.

A jelenlegi ütemterv szerint az ARES I első fokozatának tesztindítása 2009 júniusáig csúszott, mivel az indításhoz alkalmazni kívánt 39B jelölésű indítótornyot a biztosító űrrepülőgépek veszik igénybe. 2014-ben indíthat először Orion űrhajót az ARES I, ekkor még személyzet nélkül, majd 2015-ben személyzettel a fedélzetén. Az ARES V első útja 2018-ban várható, ha nem változtatnak a jelenlegi ütemterven.

A következő részben a NASA űrhajói és távlati tervei kerülnek sorra.