Big Dumb Booster: صاروخ بسيط ولكنه معقد لناسا
رسم تخطيطي لمركبة الإطلاق NESUX من General Dynamics. على اليسار للمقارنة - صاروخ أطلس حقيقي
في السنوات الأولى من وجود برنامج الفضاء الأمريكي ، كانت المهمة الرئيسية هي تحسين أداء أنظمة الصواريخ والفضاء. سرعان ما أصبح واضحًا أن زيادة المعايير الفنية ترتبط بصعوبات كبيرة وينبغي أن تؤدي إلى زيادة تكلفة عمليات الإطلاق. تم اقتراح حل مثير للاهتمام لهذه المشكلة في شكل مفهوم Big Dumb Booster.
صاروخ غبي كبير
تميزت مشاريع الصواريخ والأنظمة الفضائية في ذلك الوقت بالتعقيد التقني العالي. للحصول على أداء أعلى ، تم تطوير وتقديم مواد جديدة ، وإنشاء نماذج واعدة للمعدات من جميع الفئات ، وتطوير المحركات ، وما إلى ذلك. كل هذا أدى إلى زيادة تكلفة تطوير وتصنيع الصواريخ.
أظهرت الحسابات أنه في حالة الحفاظ على مثل هذه الأساليب ، ستظل تكلفة سحب البضائع عند نفس المستوى على الأقل أو حتى تبدأ في النمو. للحفاظ على الأداء الاقتصادي أو تحسينه ، كانت هناك حاجة إلى حلول جديدة بشكل أساسي على مستوى المفاهيم. بدأ البحث الأول في هذا الاتجاه في نهاية الخمسينيات وسرعان ما أعطى نتيجة حقيقية.
ناسا ، بالتعاون مع عدد من شركات الطيران الخاصة ، تعمل على عدة مفاهيم جديدة للأنظمة المتقدمة. واحد منهم كان يسمى Big Dumb Booster - "الداعم الغبي (أو البدائي) الكبير".
مجمع إطلاق "بسيط" لصاروخ NEXUS "الرخيص"
كان جوهر هذا المفهوم هو التبسيط الأقصى لتصميم مركبة الإطلاق ومكوناتها الفردية. لهذا ، كان من الضروري استخدام المواد والتقنيات المتقنة فقط ، ورفض تطوير تقنيات جديدة. كان مطلوبًا أيضًا تبسيط تصميم الصاروخ نفسه ومكوناته. في الوقت نفسه ، كان من الضروري زيادة الناقل ، وزيادة حمولته.
وفقًا للتقديرات الأولى ، سمح هذا النهج في التصميم والإنتاج لـ BDB بتوفير تخفيض حاد في تكلفة عمليات الإطلاق. بالمقارنة مع الصواريخ الحاملة الحالية والواعدة ذات المظهر "التقليدي" ، كانت النماذج الجديدة أكثر اقتصادا بعدة مرات. كما كان من المتوقع زيادة معدلات الإنتاج.
وبالتالي ، يمكن أن يبني معزز BDB بسرعة ويستعد للإطلاق ، ثم يرسل حمولة أكبر إلى المدار. سيكون التحضير والإطلاق مميزًا بتكلفة معقولة. كل هذا يمكن أن يصبح حافزًا جيدًا لمزيد من التطوير للملاحة الفضائية ، ولكن كان من الضروري أولاً تطوير وتنفيذ مشاريع جديدة بشكل أساسي.
القرارات الأساسية
شاركت العديد من منظمات تطوير الصواريخ وتكنولوجيا الفضاء في تطوير مفهوم BDB. لقد اقترحوا وجلبوا بدرجات متفاوتة من الاستعداد عددًا من مشاريع مركبات الإطلاق. اختلفت العينات المقترحة بشكل ملحوظ عن بعضها البعض في مظهرها أو خصائصها ، ولكن في نفس الوقت كان لديها عدد من السمات المشتركة.
لتبسيط وتقليل تكلفة الصواريخ ، تم اقتراح البناء ليس من السبائك الخفيفة ، ولكن من الفولاذ الميسور التكلفة والمتقن جيدًا. بادئ ذي بدء ، تم النظر في الدرجات عالية القوة والصلبة من فئة الفولاذ المصلد. جعلت هذه المواد من الممكن بناء صواريخ أكبر مع معايير القوة المطلوبة وبتكلفة معقولة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن طلب الهياكل الفولاذية من قبل مجموعة واسعة من الشركات ، بما في ذلك. من مختلف الصناعات طيران لبناء السفن.
رسم تخطيطي لصاروخ سي دراجون من طائرة إيروجيت
يحتاج الصاروخ الكبير ذو الحمولة الثقيلة إلى نظام دفع قوي ، لكن مثل هذا المنتج في حد ذاته كان مكلفًا ومعقدًا للغاية. تم اقتراح حل هذه المشكلة عن طريق أكثر أنواع الوقود كفاءة ، وكذلك عن طريق تغيير تصميم المحرك. كانت إحدى الأفكار الرئيسية في هذا المجال هي رفض وحدات المضخة التوربينية - وهي واحدة من أكثر المكونات تعقيدًا لمحرك الصاروخ. تم التخطيط لتزويد الوقود والمؤكسد بسبب الضغط المتزايد في الخزانات. قدم هذا الحل وحده خفضًا ملحوظًا في التكلفة.
ضمنت المواد والسبائك المقترحة بناء هياكل كبيرة مع الإمكانات المقابلة. يمكن زيادة حمولة صاروخ Big Dumb Booster إلى 400-500 طن أو أكثر. مع زيادة حجم الصاروخ ، تم تقليل حصة الكتلة الجافة في وزن الإطلاق ، مما يعد بتحقيق نجاحات جديدة ووفورات إضافية.
في المستقبل ، يمكن إعادة استخدام الصواريخ أو عناصرها ، وهو ما سهّله استخدام الفولاذ القوي. نتيجة لذلك ، تم التخطيط للحصول على تخفيض إضافي في تكلفة الإطلاق.
ومع ذلك ، للحصول على نتائج حقيقية ، كان من الضروري إكمال أعمال البحث والتطوير ، ثم إطلاق التصميم التجريبي. على الرغم من بساطتها الواضحة ، يمكن أن تمتد هذه المراحل لسنوات عديدة وتتطلب تمويلًا كبيرًا. ومع ذلك ، أخذت مؤسسات صناعة الفضاء هذه المخاطرة وبدأت في تصميم مركبات إطلاق واعدة "بدائية".
مشاريع جريئة
ظهرت المشاريع الأولى من نوع جديد في عام 1962 وقام خبراء ناسا بتقييمها. استندت هذه المتغيرات من BDB إلى أفكار مشتركة ولكنها استخدمتها بطرق مختلفة. على وجه الخصوص ، كانت هناك اختلافات حتى في طريقة الإطلاق.
تخطيط البحر التنين
يمكن أن يكون حامل الرقم القياسي الحقيقي هو صاروخ NEXUS الذي طورته شركة General Dynamics. كانت مركبة إطلاق أحادية المرحلة بارتفاع 122 مترًا وقطرها الأقصى 45,7 مترًا مع مثبتات بطول 50 مترًا. بلغ وزن الإطلاق التقديري 21,8 ألف طن ، وكانت حمولة الإطلاق في مدار أرضي منخفض تصل إلى 900 طن كان نصف ذلك.
كان من المفترض أن يطلق صاروخ NEXUS الحمولة إلى المدار ، ثم يهبط في المحيطات باستخدام المظلات ومحركات الهبوط التي تعمل بالوقود الصلب. بعد الصيانة ، يمكن أن يقوم BDB برحلة جديدة.
في نفس العام ، ظهر مشروع Sea Dragon من Aerojet. اقترح مركبة إطلاق بحرية فائقة الثقل ، ولم تتطلب أي مرافق إطلاق منفصلة. بالإضافة إلى ذلك ، تم التخطيط للمشاركة في إنتاج مثل هذه الصواريخ لبناء السفن التي لديها التقنيات الضرورية - وليس الأكثر تعقيدًا - لتجميع الهياكل المعدنية.
تم بناء "Sea Dragon" وفقًا لمخطط من مرحلتين مع محركات صاروخية مبسطة على كليهما. وصل طول الصاروخ إلى 150 م وقطره 23 م الوزن - تقريبًا. 10 آلاف طن حمولة - 550 طن من المدار الأرضي المنخفض. في المرحلة الأولى ، تم توفير محرك كيروسين - أكسجين بقوة دفع تبلغ 36 مليون كجم. بدلاً من مجمع الإطلاق الأرضي ، تم اقتراح نظام أكثر إحكاما. تم صنعه على شكل خزان صابورة كبير الحجم مع الأجهزة اللازمة المرفقة بأسفل المرحلة الأولى.
عملية التحضير لإطلاق BDB من نوع Sea Dragon
كما تصور المصممون ، كان من المفترض أن يتم تصنيع صاروخ Sea Dragon بواسطة حوض بناء السفن من مواد "السفن" المعتادة. بعد ذلك ، بمساعدة القاطرة ، يجب سحب المنتج في وضع أفقي إلى موقع الإطلاق. كفل نظام الإطلاق نقل الصاروخ من الوضع الأفقي إلى الوضع الرأسي بغاطس يبلغ حوالي نصف الهيكل. ثم يمكن لـ "التنين" تشغيل المحركات والإقلاع. تم تنفيذ عودة الخطوات بمساعدة المظلات مع الهبوط على الماء.
رخيصة ولكنها باهظة الثمن
حظيت مشاريع مركبات الإطلاق الثقيلة Big Dumb Booster باهتمام كبير في سياق التطوير الإضافي للملاحة الفضائية. ومع ذلك ، ارتبط تنفيذها بعدد من الصعوبات المميزة ، دون التغلب على استحالة الحصول على النتائج المرجوة. أدى التقييم الرصين للمقترحات الفنية والمشاريع إلى إغلاق الاتجاه بأكمله.
كان تطوير المشاريع المقترحة من Aeroget و General Dynamics وشركات أخرى مهمة صعبة للغاية. لإنشاء صاروخ "رخيص" ، كانت هناك حاجة إلى نفقات كبيرة لتطوير المشاريع وتكييف التقنيات الحالية للتطبيقات الفضائية. في الوقت نفسه ، لم تكن الصواريخ الناتجة ذات أهمية في المستقبل المنظور: ببساطة لم تكن هناك حمولة مئات الأطنان ولم يكن متوقعًا في السنوات القادمة.
اعتبرت وكالة ناسا أنه من غير المناسب إنفاق الوقت والمال والجهد في المشاريع دون فائدة حقيقية. بحلول منتصف الستينيات ، توقفت جميع الأعمال المتعلقة بموضوع BDB. حاول بعض المشاركين في هذه الأعمال إعادة صياغة مشاريع لمهام أخرى ، لكن في هذه الحالة لم يستمروا. مما أسعد دافعي الضرائب ، توقف العمل في بنك البحرين والكويت في وقت مبكر ، ولم يتم إنفاق الكثير من الأموال على البرنامج المشكوك فيه.
كما أظهر التطور اللاحق لاستكشاف الفضاء الأمريكي ، وجدت مركبات الإطلاق الثقيلة والثقيلة جدوى ، لكن الأنظمة التي تبلغ حمولتها مئات الأطنان كانت زائدة عن الحاجة ، فضلاً عن كونها معقدة للغاية ومكلفة - على الرغم من الخطط الأصلية. استمر تطوير رواد الفضاء بدون "الصاروخ البدائي الكبير" - وأظهر النتائج المرجوة.
- ريابوف كيريل
- ناسا ، ويكيميديا كومنز
معلومات