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...

Makett a Saturn-IB orráról induló űrrepülőgépről

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.