Mindannyian tudjuk, hogy az űrkutatás, az űrtevékenység ma még meglehetősen drága dolog. A különböző űreszközök felbocsátását egyszer felhasználható hordozóeszközökkel végzik. A rakéta méretének és tömegének mindössze töredékét teszi ki az ún. hasznos teher, amelynek szintén csak kis része tér vissza a Földre akkor, ha emberek is tartózkodnak rajta (a többi esetleg űrszemétként...). Az eszköz nagy része üzemanyag, mely rövid időn belül el is használódik a tolóerő termelésére. Éppen ezért a hordozórakéták meglehetősen drága eszközök, felbocsátásuk rendkívül költséges függetlenül attól, hogy a hasznos teher milyen feladatot lát el. A költségek jelentős csökkentését úgy tudnánk elérni, ha a hordozóeszközt részben vagy teljesen újrafelhasználhatóvá tennénk. Ez megoldható egyfokozatú
(Single Stage To Orbit, SSTO), ahol maga az eszköz vissza is tér a Földre, vagy többfokozatú szállítóeszközökkel. Már voltak kísérletek újrafelhasználható eszközök kifejlesztésére, ezek közül üzembe csak az
amerikai űrrepülőgépek (Space Shuttle, hivatalosan Space Transportation System, STS, 1. kép) kerültek. Azonban az STS sokoldalúsága ellenére drága és veszélyes rendszernek bizonyult, és nem lehetett vele elhagyni a Föld térségét. Ugyanakkor aerodinamikai tulajdonságai sem voltak a legjobbak, nagy mérete pedig komoly kockázatot jelentett a a légkörbe való visszatérés során. De a legfőbb gyenge pontja talán az volt, hogy magát az űrsiklót
(Orbiter) - pontosan a nagy mérete miatt - nem lehetett a központi fokozat, vagyis a külső üzemanyag-tartály tetejére szerelni, hanem annak hátára. Ez az ún. párhuzamos szerelés okozta végül a Columbia űrrepülőgép 2003-as pusztulását, és végső soron az egész rendszer bukását. Időközben számos próbálkozások történtek e területen, de még a legígéretesebb projekteket is leállították a politikai széljárás megváltozása és/vagy anyagi nehézségek miatt. A magánszektor megerősödése hozhatna további költségcsökkenést, ehhez azonban időre és további pénzösszegekre van szükség, hiszen az új technológiák kifejlesztése ezeket nem nélkülözheti.
Néhány hónapja ismét találkoztam egy régi "ismerőssel" a neten: a németek annak idején dolgoztak egy nagyszerű projekten, melyben elsősorban az űreszköz megjelenése tetszett meg, de maga az elképzelés is. A
Sanger -vagy
Saenger-II (eredetileg umlaut-ával kéne írni, de az sajnos nincs a karakterkészletben...) tervben a kétfokozatú rendszer alsó fokozata egy hiperszonikus sebességre gyorsuló repülőgép lett volna mely a hátán vitte volna 30 km magasságig a 2. fokozatot, mely a feladattól függően kétféle lehetett: a teherszállító felső fokozat
(CARGUS) vagy egy kisméretű űrsikló
(HORUS, 2. kép). Utóbbi esetben mindkét lépcső visszatért volna a Földre, és újrahasznosítható lett volna. A saját koncepcióm is lényegében hasonló lett volna, azzal a különbséggel, hogy a repülőgép a rakterében vitte volna fel orbitális pályára hasznos terhét (műhold, űrhajó, stb.). Az eszköz az
NGSS (Next Generation Space Shuttle, azaz Következő Generációs Űrsikló) ideiglenes néven fut a terveimben. Ugyanakkor ez a Delta-2 rakéta központi fokozatának hajtóműveit is megkapta volna, mely a kifutópályáról történő felszállás során a hangsebesség 4-5-szörösére (Mach 4-5) gyorsította volna az eszközt, ahol már működésbe tudnak lépni az ún.
szuperszonikus torlósugár-hajtóművek (scramjetek), melyek csak szuperszonikus sebességen kezdenek működni. Ezek felgyorsítják az NGSS-t Mach-9-ig és 30 km-es magasságig. Itt a scramjetek már működésképtelenek, mert kevés a levegő az üzemelésükhöz. Innentől már ismét a rakétahajtóművek viszik a járművet egészen 100-120 km-ig. Az egyszerűség kedvéért - és a technikai problémák elkerülése érdekében - az NGSS nem állna orbitális pályára, hanem a kellő magasság elérésekor kibocsátja rakteréből a rakományt, mely saját hajtóművei segítségével állna rá a kívánt pályára. Így a járműnek nem lenne szüksége a nehéz és bonyolult hővédő pajzsra, hanem a
SpaceShipOne magán-űrrepülőgéphez hasonlóan térhetne vissza. A scramjet már többszörösen kipróbált technológia, bár ma még kísérleti fázisban van. Ha azonban üzembiztossá válik, könnyen kiválthatja a ma használt drága orbitális szállítórendszereket. A talán legismertebb scramjet-hajtású eszköz a
NASA X-43A vagy
Hyper-X (3. kép) nevű járműve volt, mely a későbbi tervezett hiperszonikus gép kicsinyített mása, makettje volt. A legutóbbi teszten a hajtómű kb. 10 másodpercig működött, Mach 9-re gyorsítva a járművet. Azóta a projektet leállították az inkább katonai célú
X-51 jelű, szintén scramjet-hajtású eszköz miatt... Az NGSS-tervet úgy szerettem volna kidolgozni, hogy az eszköz képes legyen egy emberes holdutazás támogatására is.
Ám mivel egy óriási földelhagyó fokozat és egy holdűrhajó együttesét - még az orbitális pályára állás esetén is - lehetetlenség, vagy rendkívül nehéz lenne így felbocsátani, a tervet elvetettem...
... illetve mégsem. Egy-két hete ugyanis - mondhatni a "semmiből" - jött egy gondolat: mi lenne akkor, ha újra elővennénk az NGSS-t, csak éppen hármat kapcsolnánk össze párhuzamosan, viszont a középső gép orrára illesztenénk egy közbülső fokozat (egy speciális henger) segítségével egy felső rakodóteret, melyben helyet kapnának a hasznos terhek (műhold, űrállomás-modul, rakétafokozat)? Sőt a tetején akár elhelyezhető lenne egy
Orion vagy
Dragon-kapszula, valamint egy mentőrakéta is, így emberek szállítására is alkalmas lenne a rendszer (az NGSS-t kezdetben is automatizált, pilóta nélküli gépnek képzeltem el, és ezen most sem kívánok változtatni). Az ötlet egy a '60-as évek végén felvetett nagyszerű, ám később törölt brit elképzelésből származik
(Multi-Unit Space Transport And Recovery Device, MUSTARD, 4. kép), ahol három, párhuzamos elrendezésű űrsikló függőlegesen indulva egymást gyorsítva jutott volna orbitális pályára, ahol szétválást követően saját feladatukat tejesítették volna, majd visszatérésük repülőgépként történt volna meg. Megvalósulása esetén a Sanger-II-höz hasonlóan jelentősen csökkenthették volna az űrszállítási költségeket. Tehát új rendszer is 3 NGSS segítségével, függőlegesen emelkedne a magasba, azonban itt még nem ezek rakétahajtóművei, hanem a Delta-2 rakétából jól ismert kicsi, szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéták adnák meg a kezdősebességet. Később a scramjetek is működésbe lépnének és 30 km-ig szállítják a rendszert, ahonnan már a három űrsikló saját hajtóművei,
az STS Orbiteréről jól ismert
SSME-k vennék át ezt a feladatot. Időközben a 4 vagy 6 kis gyorsítófokozat leválik. Az SSME-k egészen az
orbitális sebességig (7,9 km/s-g, kb. Mach 25-ig) növelik az eszköz sebességét. Ekkor és a megfelelő pályamagasság elérésekor az NGSS-ek leválnak a hengeres résztől, amely megszabadul burkolatától (és az esetleges mentőrendszertől), szabaddá válik a hasznos teher, mely saját hajtóművével éri el már kijelölt célját. Később ezt az elképzelést is némileg át kellett dolgoznom, ugyanis kiderült: a scramjeteknek nem lesz elég idejük úgy működni, hogy hatékonyan kiváltsák a rakétákat. Előbbieknek ti. az a nagy előnyük, hogy úgy érnek el velük nagy sebességet, hogy a levegő oxigénjét használják, tehát a járműnek jóval kevesebb üzemanyagot kell magával cipelnie, ami jelentős megtakarítást jelent. Ezért a gazdaságosságot továbbra is szem előtt tartva, ezeket megfelelő számú, kisméretű szuperszonikus sugárhajtóművekkel váltanám fel
- előnyük, hogy már sorozatban gyártják ezeket. És mivel ezek kerozin-üzeműek, ezért az egyszerűség kedvéért az SSME-motorokat a Delta-2 vagy az Atlas-V azonos működésű hajtóműveivel cserélném fel. Ugyanakkor a felső egységet nem egy, hanem két központi NGSS-egység orrára szerelnék egy speciális közbülső fokozattal. Így nem 3, hanem 4 NGSS emelné magasba az eszközt. Az egész rendszert egyelőre az
NGSL (Next Generation Space Launcher, szabad fordításban Új Generációs Űrszállító, 5. kép) névvel láttam el. Pontos méreteket egyelőre nem tudok megadni, de annyi bizonyos, hogy az NGSS-egységek az X-43-hoz hasonló megjelenésű, de jelentősen megnövelt szárnyméretű, csaknem szabályos háromszög formájú, deltaszárnyú gépek lesznek. Ám mivel hővédő pajzzsal is el kell látni ezeket, melyeket a szokásos paraboloid formára kell kiképezni úgy, hogy a szárnyakat is védje, ezért az eszközök szélessége jelentősen megnövelhető. Ezáltal lehetővé válik akár 6-8 sugárhajtóműnek a szárnyak és a hőpajzs között történő elhelyezése is. A hajtóművek valószínűleg szuperszonikus vadászgépektől lesznek "kölcsönözve". Az egy vagy két rakétahajtóművet a farokrészbe lehetne beépíteni. A gépek hossza 20 méter körüli lesz. A gyorsítórakéták a gépek szárnyán, a függőleges vezérsíkok alatt vagy mellett kapnának helyet, minimális továbbfejlesztéssel - ejtőernyő beszerelése - akár ezek is újra felhasználhatóvá válnának. Az NGSL teljes szélessége (a szárnyakkal együtt) 20-25 m lenne, a felső raktéré 7-9 m. A teljes hossz (mentőrakétával) 50 m körüli értékre becsültem. További, pontosabb információkat közlök hamarosan másik posztban (vagy máshol).
P.S.: elnézést a primitív látványtervért, sajnos Paint-tel kellett dolgoznom. Akinek kérdése, vagy véleménye volna a koncepcióval vagy a bloggal kapcsolatban, megteheti e-mailben: v.space@freemail.hu
- előnyük, hogy már sorozatban gyártják ezeket. És mivel ezek kerozin-üzeműek, ezért az egyszerűség kedvéért az SSME-motorokat a Delta-2 vagy az Atlas-V azonos működésű hajtóműveivel cserélném fel. Ugyanakkor a felső egységet nem egy, hanem két központi NGSS-egység orrára szerelnék egy speciális közbülső fokozattal. Így nem 3, hanem 4 NGSS emelné magasba az eszközt. Az egész rendszert egyelőre az NGSL (Next Generation Space Launcher, szabad fordításban Új Generációs Űrszállító, 5. kép) névvel láttam el. Pontos méreteket egyelőre nem tudok megadni, de annyi bizonyos, hogy az NGSS-egységek az X-43-hoz hasonló megjelenésű, de jelentősen megnövelt szárnyméretű, csaknem szabályos háromszög formájú, deltaszárnyú gépek lesznek. Ám mivel hővédő pajzzsal is el kell látni ezeket, melyeket a szokásos paraboloid formára kell kiképezni úgy, hogy a szárnyakat is védje, ezért az eszközök szélessége jelentősen megnövelhető. Ezáltal lehetővé válik akár 6-8 sugárhajtóműnek a szárnyak és a hőpajzs között történő elhelyezése is. A hajtóművek valószínűleg szuperszonikus vadászgépektől lesznek "kölcsönözve". Az egy vagy két rakétahajtóművet a farokrészbe lehetne beépíteni. A gépek hossza 20 méter körüli lesz. A gyorsítórakéták a gépek szárnyán, a függőleges vezérsíkok alatt vagy mellett kapnának helyet, minimális továbbfejlesztéssel - ejtőernyő beszerelése - akár ezek is újra felhasználhatóvá válnának. Az NGSL teljes szélessége (a szárnyakkal együtt) 20-25 m lenne, a felső raktéré 7-9 m. A teljes hossz (mentőrakétával) 50 m körüli értékre becsültem. További, pontosabb információkat közlök hamarosan másik posztban (vagy máshol).
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése