شماتیک وسیله نقلیه پرتاب NESUX از جنرال داینامیکس. در سمت چپ برای مقایسه - یک موشک اطلس واقعی
در سال های اولیه برنامه فضایی آمریکا، وظیفه اصلی بهبود عملکرد سیستم های موشکی و فضایی بود. به سرعت مشخص شد که افزایش پارامترهای فنی با مشکلات قابل توجهی همراه است و باید منجر به افزایش هزینه پرتاب شود. راه حل جالبی برای این مشکل در قالب مفهوم Big Dumb Booster ارائه شده است.
"موشک بزرگ احمقانه"
پروژه های موشکی و سیستم های فضایی آن زمان با پیچیدگی فنی بالا متمایز شدند. برای به دست آوردن عملکرد بالاتر، مواد جدید توسعه و معرفی شدند، مدل های امیدوارکننده ای از تجهیزات همه کلاس ها ایجاد شدند، موتورها توسعه یافتند و غیره. همه اینها منجر به افزایش هزینه توسعه و ساخت موشک ها شد.
محاسبات نشان داد که در صورت حفظ چنین رویکردهایی، هزینه برداشت محموله حداقل در همان سطح باقی خواهد ماند یا حتی شروع به رشد خواهد کرد. برای حفظ یا بهبود عملکرد اقتصادی، اساساً راه حل های جدیدی در سطح مفاهیم مورد نیاز بود. اولین تحقیق در این راستا در اواخر دهه پنجاه آغاز شد و به زودی نتیجه واقعی داد.
ناسا با همکاری تعدادی از شرکت های خصوصی هوافضا، روی چندین مفهوم جدید برای سیستم های پیشرفته کار کرده است. یکی از آنها Big Dumb Booster - "تقویت کننده بزرگ احمقانه (یا بدوی)" نام داشت.
مجتمع پرتاب "ساده" برای موشک "ارزان" NEXUS
ماهیت این مفهوم، حداکثر ساده سازی طراحی وسیله نقلیه پرتاب و اجزای جداگانه آن بود. برای این کار لازم بود فقط از مواد و فناوری های تسلط یافته استفاده شود و از توسعه موارد جدید خودداری شود. همچنین لازم بود طراحی خود موشک و اجزای آن ساده شود. در همان زمان، لازم بود که حامل افزایش یابد و بار آن افزایش یابد.
طبق برآوردهای اولیه، این رویکرد برای طراحی و تولید به BDB اجازه داد تا هزینه های پرتاب را کاهش دهد. در مقایسه با موشک های حامل موجود و امیدوار کننده از ظاهر "سنتی"، مدل های جدید چندین برابر اقتصادی تر بودند. افزایش نرخ تولید نیز پیش بینی می شد.
بنابراین، تقویت کننده BDB می تواند به سرعت ساخته شود و برای پرتاب آماده شود، و سپس محموله بزرگتری را به مدار بفرستد. آماده سازی و راه اندازی با هزینه معقول متمایز می شود. همه اینها می تواند محرک خوبی برای توسعه بیشتر فضانوردی باشد، اما ابتدا توسعه و اجرای پروژه های اساسی جدید ضروری بود.
تصمیمات اساسی
چندین سازمان توسعه موشک و فناوری فضایی در توسعه مفهوم BDB شرکت کردند. آنها تعدادی پروژه وسایل نقلیه پرتاب را پیشنهاد کردند و به درجات مختلفی از آمادگی رساندند. نمونه‌های پیشنهادی از نظر ظاهر یا ویژگی‌هایشان به طور قابل توجهی با یکدیگر تفاوت داشتند، اما در عین حال دارای تعدادی ویژگی مشترک بودند.
برای ساده‌سازی و کاهش هزینه موشک‌ها، پیشنهاد شد که نه از آلیاژهای سبک، بلکه از فولادهای مقرون‌به‌صرفه و با تسلط کامل ساخته شوند. اول از همه، گریدهای با مقاومت بالا و سخت از دسته فولادهای ماریجینگ در نظر گرفته شد. چنین موادی ساخت موشک های بزرگتر با پارامترهای مقاومت مورد نیاز و هزینه معقول را ممکن ساخت. علاوه بر این، سازه های فولادی را می توان توسط طیف گسترده ای از شرکت ها، از جمله، سفارش داد. از صنایع مختلف هواپیمایی به کشتی سازی
نمودار موشک Sea Dragon از Aerojet
یک موشک بزرگ با بار سنگین به یک پیشرانه قدرتمند نیاز داشت، اما چنین محصولی به خودی خود بسیار گران و پیچیده بود. این مشکل با کارآمدترین انواع سوخت و همچنین با تغییر طراحی موتور پیشنهاد شد. یکی از ایده های اصلی در این زمینه رد واحدهای پمپ توربو - یکی از پیچیده ترین اجزای یک موتور موشک - بود. به دلیل افزایش فشار در مخازن، قرار بود سوخت و اکسید کننده تامین شود. این راه حل به تنهایی کاهش قابل توجهی در هزینه ایجاد کرد.
مواد و آلیاژهای پیشنهادی ساخت سازه های بزرگ با پتانسیل مربوطه را تضمین کردند. محموله موشک Big Dumb Booster را می توان به 400-500 تن یا بیشتر افزایش داد. با افزایش اندازه موشک، سهم جرم خشک در وزن پرتاب کاهش یافت که نوید موفقیت های جدید و صرفه جویی اضافی را می داد.
در آینده، موشک ها یا عناصر آنها را می توان قابل استفاده مجدد ساخت که با استفاده از فولادهای قوی تسهیل شد. به همین دلیل، برنامه ریزی شده بود که کاهش بیشتری در هزینه راه اندازی به دست آید.
با این حال، برای به دست آوردن نتایج واقعی، نیاز به تکمیل کار تحقیق و توسعه و سپس راه اندازی طراحی آزمایشی بود. علیرغم سادگی ظاهری آنها، این مراحل ممکن است سالها طول بکشد و نیاز به بودجه قابل توجهی داشته باشد. با این وجود، شرکت‌های صنعت فضایی این ریسک را پذیرفتند و شروع به طراحی وسایل نقلیه پرتاب "ابتدای" امیدوارکننده کردند.
پروژه های جسورانه
اولین پروژه از نوع جدید در سال 1962 ظاهر شد و توسط کارشناسان ناسا مورد ارزیابی قرار گرفت. این گونه‌های BDB مبتنی بر ایده‌های رایج بودند اما از آنها به روش‌های مختلفی استفاده می‌کردند. به ویژه، حتی در روش پرتاب نیز تفاوت هایی وجود داشت.
طرح اژدهای دریایی
یک رکورددار واقعی می تواند موشک NEXUS باشد که توسط جنرال داینامیکس ساخته شده است. این یک پرتابگر تک مرحله ای با ارتفاع 122 متر و حداکثر قطر 45,7 متر با تثبیت کننده با دهانه 50 متر بود. وزن تخمینی پرتاب به 21,8 هزار تن رسید، محموله برای پرتاب به مدار پایین زمین تا 900 تن نصف آن بود.
موشک NEXUS قرار بود بار را در مدار قرار دهد و سپس با استفاده از چتر نجات و موتورهای فرود سوخت جامد در اقیانوس ها فرود بیاید. پس از تعمیر و نگهداری، چنین BDB می تواند پرواز جدیدی را انجام دهد.
در همان سال، پروژه Sea Dragon از Aerojet ظاهر شد. او یک پرتابگر فوق سنگین دریایی پیشنهاد کرد و به هیچ گونه امکانات پرتاب جداگانه ای نیاز نداشت. علاوه بر این، برنامه ریزی شده بود که در تولید چنین موشک هایی شرکت های کشتی سازی شرکت کنند که دارای فن آوری های لازم - نه پیچیده ترین - برای مونتاژ سازه های فلزی هستند.
"Sea Dragon" بر اساس یک طرح دو مرحله ای با موتورهای موشکی ساده شده در هر دو ساخته شد. طول موشک به 150 متر، قطر - 23 متر رسید. وزن - تقریبا. 10 هزار تن، محموله - 550 تن برای LEO. در مرحله اول یک موتور نفت سفید اکسیژن با رانش 36 میلیون کیلوگرم در اختیار قرار گرفت. به جای یک مجتمع پرتاب زمینی، یک سیستم فشرده تر پیشنهاد شد. این به شکل یک مخزن بالاست با اندازه بزرگ ساخته شد که دستگاه های لازم به پایین مرحله اول متصل شده بود.
روند آماده سازی برای پرتاب اژدهای دریایی نوع BDB
همانطور که توسط طراحان تصور شده بود، موشک Sea Dragon قرار بود توسط یک کارخانه کشتی سازی از مواد معمول "کشتی" ساخته شود. سپس با کمک یدک کش، محصول در حالت افقی باید به محل پرتاب بکسل شود. سیستم پرتاب انتقال موشک را از حالت افقی به عمودی با کششی حدود نیمی از بدنه تضمین می کرد. سپس "اژدها" می تواند موتورها را روشن کند و بلند شود. بازگشت پله ها با کمک چتر نجات با فرود روی آب انجام شد.
ارزان اما گران
پروژه های وسایل نقلیه پرتاب فوق سنگین Big Dumb Booster در زمینه توسعه بیشتر فضانوردی مورد توجه زیادی قرار گرفت. با این حال، اجرای آنها با تعدادی از مشکلات مشخصه همراه بود، بدون غلبه بر آنها، دستیابی به نتایج مطلوب غیرممکن بود. ارزیابی هوشیارانه از پیشنهادات و پروژه های فنی منجر به بسته شدن کل مسیر شد.
توسعه بیشتر پروژه های پیشنهادی Aeroget، General Dynamics و سایر شرکت ها کار بسیار دشواری بود. برای ایجاد یک موشک "ارزان"، هزینه های زیادی برای توسعه پروژه ها و انطباق فناوری های موجود برای کاربردهای فضایی مورد نیاز بود. در عین حال، موشک های به دست آمده در آینده قابل پیش بینی هیچ علاقه ای نداشتند: به سادگی هیچ باری از صدها تن وجود نداشت و در سال های آینده انتظار نمی رفت.
ناسا صرف زمان، پول و تلاش برای پروژه‌های بدون سود واقعی را نامناسب می‌داند. در اواسط دهه شصت، تمام کارها روی موضوع BDB متوقف شد. برخی از شرکت کنندگان در این آثار سعی کردند پروژه هایی را برای کارهای دیگر بازسازی کنند، اما در این مورد ادامه پیدا نکرد. برای خوشحالی مالیات دهندگان، کار بر روی BDB زود متوقف شد و پول زیادی برای برنامه مشکوک خرج نشد.
همانطور که توسعه بعدی اکتشافات فضایی آمریکا نشان داد، وسایل نقلیه پرتاب سنگین و فوق سنگین مورد استفاده قرار گرفتند، اما سیستم‌هایی با ظرفیت بار صدها تن اضافی و همچنین بسیار پیچیده و گران بودند - علیرغم برنامه‌های اولیه. توسعه فضانوردی بدون "راکت بزرگ اولیه" ادامه یافت - و نتایج مطلوب را نشان داد.