I de første årene av det amerikanske romfartsprogrammet var hovedoppgaven å forbedre egenskapene til rakett- og romsystemer. Det ble raskt klart at økningen i tekniske parametere var forbundet med betydelige vanskeligheter og skulle føre til en økning i lanseringskostnadene. En interessant løsning på dette problemet ble foreslått i form av Big Dumb Booster -konseptet.
Stor dum rakett
Prosjektene til rakett- og romsystemer på den tiden ble preget av høy teknisk kompleksitet. For å oppnå høyere egenskaper ble nye materialer utviklet og introdusert, lovende prøver av utstyr i alle klasser ble opprettet, motorer ble utviklet, etc. Alt dette førte til en økning i kostnadene for å utvikle og produsere missiler.
Beregninger viste at mens slike metoder fortsetter, vil kostnadene ved lastuttak forbli minst på samme nivå eller til og med begynne å vokse. For å opprettholde eller forbedre den økonomiske ytelsen, var det nødvendig med radikalt nye løsninger på konseptnivå. De første studiene i denne retningen begynte helt på slutten av femtitallet og ga snart reelle resultater.
NASA har i samarbeid med en rekke private luftfartsselskaper utarbeidet flere nye konsepter for avanserte systemer. En av dem ble kalt Big Dumb Booster - "Big stupid (eller primitiv) oppskytningsbil."
Essensen i dette konseptet var å forenkle utformingen av lanseringsbilen og dens individuelle komponenter så mye som mulig. For dette var det nødvendig å bare bruke godt mestrede materialer og teknologier, og forlate utviklingen av nye. Det var også nødvendig å forenkle utformingen av selve raketten og dens komponenter. Samtidig var det nødvendig å øke transportøren og øke nyttelasten.
Innledende estimater antyder at denne design- og produksjonsmetoden har gjort det mulig for BDB å levere dramatiske kostnadsreduksjoner ved lanseringer. I sammenligning med de eksisterende og lovende bærerakettene med det "tradisjonelle" utseendet, var de nye modellene mange ganger mer økonomiske. Det var også forventet produksjonsvekst.
Dermed kan BDB -booster raskt bygge og forberede for lansering, og deretter sende en større last inn i bane. Forberedelse og lansering ville vært rimelig. Alt dette kan bli et godt incitament for den videre utviklingen av astronautikk, men først var det nødvendig å utvikle og gjennomføre fundamentalt nye prosjekter.
Grunnleggende løsninger
Flere utviklingsorganisasjoner innen rakett og romteknologi deltok i utviklingen av BDB -konseptet. De har foreslått og brakt i varierende grad beredskap en rekke lanseringsbilprosjekter. De foreslåtte prøvene var merkbart forskjellige fra hverandre i utseende eller egenskaper, men samtidig hadde de en rekke fellestrekk.
For å forenkle og redusere kostnaden for raketten ble det foreslått å bygge ikke av lette legeringer, men av tilgjengelig og godt mestret stål. Først av alt ble høystyrke og duktile karakterer fra kategorien maraging stål vurdert. Slike materialer gjorde det mulig å bygge større missiler med nødvendige styrkeparametere og en rimelig kostnad. I tillegg kunne stålkonstruksjoner bestilles fra et bredt spekter av selskaper, inkl. fra forskjellige bransjer - fra luftfart til skipsbygging.
En stor rakett med tung last krevde et kraftig fremdriftssystem, men et slikt produkt i seg selv var ekstremt dyrt og komplekst. Det ble foreslått å løse dette problemet ved å bruke de mest effektive drivstofftyper, samt ved å endre motorens design. En av hovedideene på dette området var avvisning av turbopumpenheter - en av de mest komplekse komponentene i rakettmotorer med flytende drivstoff. Det var planlagt å levere drivstoff og oksydasjonsmiddel på grunn av det økte trykket i tankene. Denne løsningen alene ga betydelige kostnadsbesparelser.
De foreslåtte materialene og legeringene sikret konstruksjonen av store strukturer med tilsvarende potensial. Nyttelasten til en Big Dumb Booster-rakett kan økes til 400-500 tonn eller mer. Med en økning i størrelsen på raketten, reduserte andelen tørr masse i lanseringsvekten, noe som lovet nye suksesser og ekstra besparelser.
I fremtiden kan raketter eller elementene deres gjøres gjenbrukbare, noe som ble lettere ved bruk av holdbart stål. På grunn av dette var det planlagt å oppnå en ytterligere reduksjon i lanseringskostnaden.
For å oppnå reelle resultater var det imidlertid nødvendig å fullføre forskningsarbeid og deretter starte eksperimentell design. For all tilsynelatende enkelhet kan disse stadiene ta mange år og kreve betydelig finansiering. Likevel tok virksomheter i romfartsindustrien denne risikoen og begynte å designe lovende "primitive" oppskytingsbiler.
Fet prosjekter
De første prosjektene av en ny type dukket opp i 1962 og ble evaluert av NASA -spesialister. Disse variasjonene av BDB var basert på vanlige ideer, men brukte dem på forskjellige måter. Spesielt var det forskjeller selv i startmetoden.
Den virkelige rekordholderen kan være NEXUS -raketten utviklet av General Dynamics. Det var et en-trinns lanseringskjøretøy med en høyde på 122 m og en maksimal diameter på 45,7 m med stabilisatorer i et spenn på 50 m. Den estimerte lanseringsvekten nådde 21,8 tusen tonn, nyttelasten for sjøsetting i bane med lav jord var opp til 900 tonn. For andre baner var bæreevnen halvparten av størrelsen.
NEXUS-raketten skulle lansere lasten i bane, og deretter lande i havene ved hjelp av fallskjerm og solide drivmotorer. Etter service kan en slik BDB utføre en ny flytur.
Samme år dukket Sea Dragon -prosjektet fra Aerojet -selskapet opp. Han foreslo en supertung sjøoppskytningsbærerrakett, og den krevde ingen separate oppskytningsanlegg. I tillegg var det planlagt å involvere skipsbyggingsforetak i produksjonen av slike missiler, som har den nødvendige - ikke den mest kompliserte - teknologien for montering av metallkonstruksjoner.
"Sea Dragon" ble bygget etter et totrinnsopplegg med forenklede rakettmotorer på begge. Rakettlengden nådde 150 m, diameter - 23 m. Vekt - ca. 10 tusen tonn, nyttelast - 550 tonn for LEO. På det første trinnet ble det levert en parafin-oksygenmotor med en skyvekraft på 36 millioner kgf. I stedet for et bakkekompleks ble det foreslått et mer kompakt system. Den ble laget i form av en stor ballasttank med de nødvendige enhetene festet til bunnen av det første trinnet.
Som konstruert av designerne, skulle Sea Dragon -raketten lages av et verft av de vanlige "skip" -materialene. Deretter, ved hjelp av en slepebåt, skal produktet i horisontal posisjon taues til utsettingsstedet. Lanseringssystemet ga overføring av raketten fra en horisontal til en vertikal posisjon med et trekk på omtrent halvparten av skroget. Deretter kunne dragen starte motorene og ta av. Returen av trinnene ble utført ved hjelp av fallskjerm med landing på vannet.
Billig, men dyrt
Prosjektene til supertunge lanseringskjøretøyer Big Dumb Booster var av stor interesse i forbindelse med den videre utviklingen av astronautikk. Implementeringen av dem var imidlertid forbundet med en rekke karakteristiske vanskeligheter, uten å overvinne som det var umulig å oppnå de ønskede resultatene. En nøktern vurdering av tekniske forslag og prosjekter førte til nedleggelse av hele retningen.
Videreutvikling av de foreslåtte prosjektene fra Aeroget, General Dynamics og andre selskaper var en svært vanskelig oppgave. For å lage en "billig" rakett, var det store utgifter til prosjektutvikling og tilpasning av eksisterende teknologi for romapplikasjoner. Samtidig var de resulterende missilene i overskuelig fremtid uten interesse: enhver nyttelast på hundrevis av tonn var ganske enkelt fraværende og var ikke forventet i de kommende årene.
NASA anså det som upassende å kaste bort tid, penger og krefter på prosjekter uten reell fordel. På midten av sekstitallet hadde alt arbeidet med BDB-temaet opphørt. Noen av deltakerne i disse verkene prøvde å lage prosjekter på nytt for andre oppgaver, men i dette tilfellet fikk de ikke en fortsettelse. Til glede for skattebetalerne stoppet arbeidet med BDB tidlig, og det ble brukt lite penger på det tvilsomme programmet.
Som den videre utviklingen av amerikansk astronautikk viste, fant tunge og supertunge lanseringskjøretøy bruk, men systemer med en bæreevne på hundrevis av tonn var overflødige, så vel som altfor komplekse og dyre - til tross for de opprinnelige planene. Utviklingen av astronautikk fortsatte uten "Big Primitive Rocket" - og viste de ønskede resultatene.
