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!