Big Dumb Booster: một tên lửa đơn giản nhưng phức tạp của NASA
Sơ đồ chiếc xe khởi động NESUX từ General Dynamics. Ở bên trái để so sánh - một tên lửa Atlas thật
Trong những năm đầu của chương trình vũ trụ của Mỹ, nhiệm vụ chính là cải thiện hiệu suất của các hệ thống tên lửa và vũ trụ. Rõ ràng là việc tăng các thông số kỹ thuật đi kèm với những khó khăn đáng kể và sẽ dẫn đến tăng chi phí phóng. Một giải pháp thú vị cho vấn đề này đã được đề xuất dưới dạng khái niệm Big Dumb Booster.
"Tên lửa ngu ngốc lớn"
Các dự án về hệ thống tên lửa và vũ trụ thời đó được phân biệt bởi độ phức tạp kỹ thuật cao. Để có được hiệu suất cao hơn, các vật liệu mới đã được phát triển và giới thiệu, các mẫu thiết bị đầy hứa hẹn của tất cả các lớp được tạo ra, động cơ được phát triển, v.v. Tất cả những điều này đã làm tăng chi phí phát triển và sản xuất tên lửa.
Các tính toán cho thấy rằng nếu các cách tiếp cận như vậy được duy trì, chi phí rút hàng ít nhất sẽ vẫn ở mức cũ hoặc thậm chí bắt đầu tăng lên. Để duy trì hoặc cải thiện hoạt động kinh tế, về cơ bản cần phải có các giải pháp mới ở cấp độ khái niệm. Nghiên cứu đầu tiên theo hướng này bắt đầu vào cuối những năm XNUMX và nhanh chóng cho kết quả thực sự.
NASA, phối hợp với một số công ty hàng không vũ trụ tư nhân, đang nghiên cứu một số khái niệm mới cho các hệ thống tiên tiến. Một trong số chúng được gọi là Big Dumb Booster - "Bộ tăng cường ngu ngốc (hoặc nguyên thủy) lớn."
Tổ hợp phóng "đơn giản" cho tên lửa "giá rẻ" NEXUS
Bản chất của ý tưởng này là đơn giản hóa tối đa thiết kế của xe phóng và các bộ phận riêng lẻ của nó. Vì vậy, cần phải chỉ sử dụng các vật liệu và công nghệ đã được làm chủ tốt, từ chối phát triển những công nghệ và công nghệ mới. Nó cũng được yêu cầu đơn giản hóa việc thiết kế tên lửa và các thành phần của nó. Đồng thời phải tăng tàu sân bay, tăng trọng tải.
Theo ước tính đầu tiên, cách tiếp cận thiết kế và sản xuất này cho phép BDB giảm mạnh chi phí phóng. So với các tên lửa tàu sân bay hiện có và hứa hẹn có ngoại hình "truyền thống", các mẫu mới tiết kiệm hơn nhiều lần. Tỷ lệ sản xuất cũng được dự đoán sẽ tăng lên.
Do đó, tên lửa đẩy BDB có thể nhanh chóng chế tạo và chuẩn bị cho việc phóng, sau đó đưa một trọng tải lớn hơn vào quỹ đạo. Việc chuẩn bị và ra mắt sẽ được phân biệt bằng một chi phí hợp lý. Tất cả điều này có thể trở thành một kích thích tốt cho sự phát triển hơn nữa của du hành vũ trụ, nhưng trước tiên cần phải phát triển và thực hiện các dự án mới về cơ bản.
Các quyết định cơ bản
Một số tổ chức phát triển tên lửa và công nghệ vũ trụ đã tham gia vào việc phát triển khái niệm BDB. Họ đã đề xuất và đưa ra các mức độ sẵn sàng khác nhau cho một số dự án xe khởi động. Các mẫu được đề xuất khác nhau rõ rệt về hình dáng hoặc đặc điểm, nhưng đồng thời chúng có một số đặc điểm chung.
Để đơn giản hóa và giảm giá thành của tên lửa, người ta đề xuất chế tạo không phải từ các hợp kim nhẹ mà từ các loại thép có giá cả phải chăng và được chế tạo tốt. Trước hết, các loại thép cường độ cao và độ cứng cao từ loại thép maraging đã được xem xét. Những vật liệu như vậy giúp nó có thể chế tạo những tên lửa lớn hơn với các thông số cường độ cần thiết và chi phí hợp lý. Ngoài ra, kết cấu thép có thể được nhiều doanh nghiệp đặt hàng, bao gồm cả. từ các ngành khác nhau hàng không để đóng tàu.
Sơ đồ tên lửa Sea Dragon từ Aerojet
Một tên lửa lớn với tải trọng nặng cần một hệ thống đẩy mạnh, nhưng bản thân một sản phẩm như vậy hóa ra lại cực kỳ đắt tiền và phức tạp. Vấn đề này đã được đề xuất để giải quyết bằng các loại nhiên liệu hiệu quả nhất, cũng như bằng cách thay đổi thiết kế của động cơ. Một trong những ý tưởng chính trong lĩnh vực này là việc loại bỏ các tổ máy phản lực cánh quạt - một trong những thành phần phức tạp nhất của động cơ tên lửa. Nó được lên kế hoạch cung cấp nhiên liệu và chất ôxy hóa do áp suất trong các thùng tăng lên. Chỉ riêng giải pháp này đã giảm chi phí đáng kể.
Các vật liệu và hợp kim được đề xuất đảm bảo việc xây dựng các cấu trúc lớn với tiềm năng tương ứng. Trọng tải của tên lửa Big Dumb Booster có thể tăng lên 400-500 tấn hoặc hơn. Với việc tăng kích thước của tên lửa, tỷ lệ khối lượng khô trong trọng lượng phóng được giảm xuống, điều này hứa hẹn những thành công mới và tiết kiệm thêm.
Trong tương lai, tên lửa hoặc các phần tử của chúng có thể được tái sử dụng, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng các loại thép mạnh. Do đó, nó đã được lên kế hoạch để giảm thêm chi phí phóng.
Tuy nhiên, để có được kết quả thực sự, cần phải hoàn thành công việc nghiên cứu và phát triển, sau đó đưa ra thiết kế thử nghiệm. Mặc dù có vẻ đơn giản, các giai đoạn này có thể kéo dài trong nhiều năm và đòi hỏi kinh phí đáng kể. Tuy nhiên, các doanh nghiệp trong ngành công nghiệp vũ trụ đã chấp nhận rủi ro này và bắt đầu thiết kế các phương tiện phóng "sơ khai" đầy hứa hẹn.
Dự án táo bạo
Các dự án đầu tiên thuộc loại mới xuất hiện vào năm 1962 và được đánh giá bởi các chuyên gia NASA. Những biến thể này của BDB dựa trên những ý tưởng chung nhưng sử dụng chúng theo những cách khác nhau. Đặc biệt, đã có sự khác biệt ngay cả trong phương thức khởi động.
Cách bố trí tên lửa Sea Dragon
Một kỷ lục gia thực sự có thể là tên lửa NEXUS do General Dynamics phát triển. Nó là một phương tiện phóng một tầng cao 122 m và đường kính tối đa 45,7 m với thiết bị ổn định có khoảng cách 50 m. Trọng lượng phóng ước tính đạt 21,8 nghìn tấn, trọng tải phóng lên quỹ đạo thấp của Trái đất lên tới 900 tấn. Bằng một nửa.
Tên lửa NEXUS được cho là sẽ đưa tải vào quỹ đạo, sau đó hạ cánh xuống đại dương bằng cách sử dụng dù và động cơ hạ cánh bằng nhiên liệu rắn. Sau khi bảo trì, một chiếc BDB như vậy có thể thực hiện một chuyến bay mới.
Cùng năm đó, dự án Sea Dragon của Aerojet xuất hiện. Ông đề xuất một phương tiện phóng siêu nặng trên biển và nó không yêu cầu bất kỳ phương tiện phóng riêng biệt nào. Ngoài ra, nó đã được lên kế hoạch tham gia vào việc sản xuất các doanh nghiệp đóng tàu tên lửa như vậy có các công nghệ cần thiết - không phải phức tạp nhất - để lắp ráp các cấu trúc kim loại.
"Sea Dragon" được chế tạo theo sơ đồ hai giai đoạn với động cơ tên lửa được đơn giản hóa trên cả hai. Chiều dài của tên lửa đạt 150 m, đường kính - 23 m. Trọng lượng - xấp xỉ. 10 nghìn tấn, trọng tải - 550 tấn đối với LEO. Ở giai đoạn đầu, một động cơ ôxy dầu hỏa với lực đẩy 36 triệu kgf đã được cung cấp. Thay vì một tổ hợp phóng từ mặt đất, một hệ thống nhỏ gọn hơn đã được đề xuất. Nó được chế tạo dưới dạng một bể dằn kích thước lớn với các thiết bị cần thiết được gắn vào đáy của giai đoạn đầu.
Quá trình chuẩn bị hạ thủy loại BDB Sea Dragon
Theo ý tưởng của các nhà thiết kế, tên lửa Sea Dragon được cho là do một nhà máy đóng tàu sản xuất từ các vật liệu thông thường của "tàu". Sau đó, với sự trợ giúp của kéo, sản phẩm ở vị trí nằm ngang sẽ được kéo đến địa điểm khởi động. Hệ thống phóng đảm bảo chuyển tên lửa từ vị trí nằm ngang sang vị trí thẳng đứng với mớn nước khoảng một nửa thân tàu. Sau đó, "Dragon" có thể khởi động động cơ và cất cánh. Việc quay trở lại các bước được thực hiện với sự hỗ trợ của dù với việc hạ cánh trên mặt nước.
Rẻ nhưng đắt
Các dự án về phương tiện phóng siêu nặng Big Dumb Booster rất được quan tâm trong bối cảnh ngành du hành vũ trụ ngày càng phát triển. Tuy nhiên, việc thực hiện chúng đi kèm với một số khó khăn đặc trưng, nếu không khắc phục thì không thể thu được kết quả như mong muốn. Việc đánh giá tỉnh táo các đề xuất và dự án kỹ thuật đã dẫn đến việc đóng toàn bộ chỉ đạo.
Việc phát triển thêm các dự án được đề xuất từ Aeroget, General Dynamics và các công ty khác là một nhiệm vụ rất khó khăn. Để tạo ra một tên lửa "giá rẻ", cần phải có những khoản chi lớn để phát triển các dự án và thích ứng với các công nghệ hiện có cho các ứng dụng vũ trụ. Đồng thời, các tên lửa kết quả không được quan tâm trong tương lai gần: đơn giản là không có trọng tải hàng trăm tấn và không được mong đợi trong những năm tới.
NASA coi việc dành thời gian, tiền bạc và công sức cho các dự án mà không mang lại lợi ích thực sự là không phù hợp. Vào giữa những năm sáu mươi, tất cả các công việc về chủ đề BDB đã ngừng lại. Một số người tham gia vào các công việc này đã cố gắng làm lại các dự án cho các nhiệm vụ khác, nhưng trong trường hợp này, họ đã không được tiếp tục. Trước sự vui mừng của những người đóng thuế, công việc về BDB đã dừng lại sớm, và không có nhiều tiền được chi cho chương trình đáng ngờ.
Khi sự phát triển tiếp theo của hoạt động thám hiểm không gian của Mỹ cho thấy, các phương tiện phóng hạng nặng và siêu trọng đã được sử dụng, nhưng các hệ thống có tải trọng hàng trăm tấn là dư thừa, cũng như quá phức tạp và đắt tiền - bất chấp kế hoạch ban đầu. Sự phát triển của các phi hành gia vẫn tiếp tục mà không có "Tên lửa Nguyên thủy Lớn" - và cho thấy kết quả mong muốn.
tin tức