In de beginjaren van het Amerikaanse ruimteprogramma was de belangrijkste taak het verbeteren van de eigenschappen van raketten en ruimtesystemen. Het werd al snel duidelijk dat de toename van technische parameters gepaard ging met aanzienlijke problemen en zou moeten leiden tot hogere lanceringskosten. Een interessante oplossing voor dit probleem werd voorgesteld in de vorm van het Big Dumb Booster-concept.
Grote Stomme Raket
De projecten van raket- en ruimtesystemen uit die tijd onderscheidden zich door een hoge technische complexiteit. Om betere eigenschappen te verkrijgen, werden nieuwe materialen ontwikkeld en geïntroduceerd, werden veelbelovende voorbeelden van apparatuur van alle klassen gemaakt, werden motoren ontwikkeld, enz. Dit alles leidde tot een stijging van de kosten voor het ontwikkelen en produceren van raketten.
Berekeningen toonden aan dat bij het handhaven van dergelijke benaderingen, de kosten van het terugtrekken van lading op zijn minst op hetzelfde niveau zullen blijven of zelfs beginnen te groeien. Om de economische prestaties te behouden of te verbeteren, waren radicaal nieuwe oplossingen op conceptniveau nodig. De eerste onderzoeken in deze richting begonnen eind jaren vijftig en gaven al snel echte resultaten.
NASA heeft in samenwerking met een aantal particuliere lucht- en ruimtevaartbedrijven een aantal nieuwe concepten voor geavanceerde systemen uitgewerkt. Een van hen heette Big Dumb Booster - "Grote domme (of primitieve) draagraket."
De essentie van dit concept was om het ontwerp van het draagraket en zijn afzonderlijke componenten zoveel mogelijk te vereenvoudigen. Hiervoor was het noodzakelijk om alleen goed onder de knie te krijgen materialen en technologieën, waarbij de ontwikkeling van nieuwe werd opgegeven. Het was ook nodig om het ontwerp van de raket zelf en zijn componenten te vereenvoudigen. Tegelijkertijd was het noodzakelijk om de koerier te vergroten, waardoor het laadvermogen toenam.
Eerste schattingen suggereren dat deze ontwerp- en fabricagebenadering BDB in staat heeft gesteld om drastische kostenbesparingen bij lanceringen te realiseren. In vergelijking met de bestaande en veelbelovende draagraketten met het "traditionele" uiterlijk waren de nieuwe modellen vele malen zuiniger. Er werd ook productiegroei verwacht.
Zo kon de BDB-booster snel bouwen en zich voorbereiden op de lancering, en vervolgens een grotere lading in een baan om de aarde sturen. Voorbereiding en lancering zou tegen redelijke kosten zijn geweest. Dit alles zou een goede stimulans kunnen zijn voor de verdere ontwikkeling van de ruimtevaart, maar eerst moesten fundamenteel nieuwe projecten worden ontwikkeld en uitgevoerd.
Fundamentele oplossingen
Verschillende ontwikkelingsorganisaties van raket- en ruimtetechnologie hebben meegewerkt aan de ontwikkeling van het BDB-concept. Ze hebben een aantal projecten voor draagraketten voorgesteld en in verschillende mate van gereedheid gebracht. De voorgestelde monsters verschilden merkbaar van elkaar in hun uiterlijk of kenmerken, maar hadden tegelijkertijd een aantal gemeenschappelijke kenmerken.
Om de raket te vereenvoudigen en de kosten te verlagen, werd voorgesteld om niet van lichte legeringen te bouwen, maar van toegankelijke en goed onder de knie te krijgen staal. Allereerst werden hogesterkte- en taaie soorten uit de categorie maraging-staalsoorten in overweging genomen. Dergelijke materialen maakten het mogelijk om grotere raketten te bouwen met de vereiste sterkteparameters en tegen redelijke kosten. Daarnaast konden staalconstructies besteld worden bij een breed scala aan bedrijven, oa. uit verschillende industrieën - van luchtvaart tot scheepsbouw.
Een grote raket met een zware lading vereiste een krachtig voortstuwingssysteem, maar zo'n product zelf was extreem duur en complex. Er werd voorgesteld om dit probleem op te lossen door de meest efficiënte brandstofsoorten te gebruiken en door het ontwerp van de motor te veranderen. Een van de belangrijkste ideeën op dit gebied was de afwijzing van turbopompeenheden - een van de meest complexe componenten van raketmotoren met vloeibare stuwstof. Het was de bedoeling om brandstof en oxidatiemiddel te leveren vanwege de verhoogde druk in de tanks. Deze oplossing alleen al zorgde voor een aanzienlijke kostenbesparing.
De voorgestelde materialen en legeringen zorgden voor de constructie van grote constructies met het bijbehorende potentieel. Het laadvermogen van een Big Dumb Booster-raket kan worden verhoogd tot 400-500 ton of meer. Met een toename van de grootte van de raket nam het aandeel droge massa in het lanceringsgewicht af, wat nieuwe successen en extra besparingen beloofde.
In de toekomst zouden raketten of hun elementen herbruikbaar kunnen worden gemaakt, wat mogelijk werd gemaakt door het gebruik van duurzame staalsoorten. Hierdoor was het de bedoeling om een extra verlaging van de lanceringskosten te verkrijgen.
Om echte resultaten te verkrijgen, was het echter nodig om het onderzoekswerk af te ronden en vervolgens een experimenteel ontwerp te lanceren. Ondanks de schijnbare eenvoud, kunnen deze fasen vele jaren duren en aanzienlijke financiering vergen. Desalniettemin namen bedrijven in de ruimtevaart dit risico en begonnen ze veelbelovende "primitieve" draagraketten te ontwerpen.
Gedurfde projecten
De eerste projecten van een nieuwe soort verschenen in 1962 en werden geëvalueerd door NASA-specialisten. Deze variaties van de BDB waren gebaseerd op gemeenschappelijke ideeën, maar gebruikten ze op verschillende manieren. Vooral in de startmethode waren er verschillen.
De echte recordhouder zou de door General Dynamics ontwikkelde NEXUS-raket kunnen zijn. Het was een eentraps lanceervoertuig met een hoogte van 122 m en een maximale diameter van 45,7 m met stabilisatoren in een spanwijdte van 50 m. Het geschatte lanceringsgewicht bereikte 21,8 duizend ton, het laadvermogen voor lancering in een lage baan om de aarde was hoger tot 900 ton. Voor andere banen was het draagvermogen de helft kleiner.
De NEXUS-raket moest de lading in een baan om de aarde brengen en vervolgens in de oceanen landen met behulp van parachutes en landingsmotoren met vaste stuwstof. Na een servicebeurt zou zo'n BDB een nieuwe vlucht kunnen uitvoeren.
In hetzelfde jaar verscheen het Sea Dragon-project van het bedrijf Aerojet. Hij stelde een superzware zeelanceringsdraagraket voor, en daarvoor waren geen aparte lanceerfaciliteiten nodig. Bovendien was het de bedoeling om scheepsbouwbedrijven te betrekken bij de productie van dergelijke raketten, die over de nodige - niet de meest gecompliceerde - technologieën beschikken voor het samenstellen van metalen constructies.
"Sea Dragon" werd gebouwd volgens een tweetraps schema met vereenvoudigde raketmotoren op beide. De raketlengte bereikte 150 m, diameter - 23 m. Gewicht - ca. 10 duizend ton, laadvermogen - 550 ton voor LEO. In de eerste fase werd een kerosine-zuurstofmotor met een stuwkracht van 36 miljoen kgf geleverd. In plaats van een grondlanceringscomplex werd een compacter systeem voorgesteld. Het was gemaakt in de vorm van een grote ballasttank met de benodigde apparaten aan de onderkant van de eerste trap.
Zoals bedacht door de ontwerpers, moest de Sea Dragon-raket door een scheepswerf worden gemaakt van de gebruikelijke "scheeps" -materialen. Vervolgens moet het product met behulp van een sleepboot in horizontale positie naar de lanceerplaats worden gesleept. Het lanceersysteem zorgde voor de overdracht van de raket van een horizontale naar een verticale positie met een diepgang van ongeveer de helft van de romp. Dan kon de Draak de motoren starten en opstijgen. De terugkeer van de treden werd uitgevoerd met behulp van parachutes met landing op het water.
Goedkoop maar duur
De projecten van superzware draagraketten Big Dumb Booster waren van groot belang in het kader van de verdere ontwikkeling van de ruimtevaart. De uitvoering ervan ging echter gepaard met een aantal kenmerkende moeilijkheden, die zonder het te overwinnen onmogelijk waren om de gewenste resultaten te verkrijgen. Een nuchtere beoordeling van technische voorstellen en projecten leidde tot de sluiting van de hele richting.
Verdere ontwikkeling van de voorgestelde projecten van Aeroget, General Dynamics en andere bedrijven was een zeer moeilijke taak. Om een "goedkope" raket te maken, waren grote uitgaven nodig voor projectontwikkeling en aanpassing van bestaande technologieën voor ruimtevaarttoepassingen. Tegelijkertijd waren de resulterende raketten in de nabije toekomst niet interessant: elke lading van honderden tonnen was eenvoudigweg afwezig en werd ook niet verwacht in de komende jaren.
NASA vond het ongepast om tijd, geld en moeite te verspillen aan projecten zonder echt voordeel. Halverwege de jaren zestig was al het werk over het BDB-onderwerp gestaakt. Sommige deelnemers aan deze werken probeerden projecten opnieuw te maken voor andere taken, maar in dit geval kregen ze geen voortzetting. Tot grote vreugde van de belastingbetalers stopten de werkzaamheden aan de BDB al vroeg en werd er weinig geld uitgegeven aan het dubieuze programma.
Zoals de verdere ontwikkeling van de Amerikaanse ruimtevaart liet zien, werden zware en superzware lanceervoertuigen gebruikt, maar systemen met een draagvermogen van honderden tonnen waren overbodig, maar ook overdreven complex en duur - ondanks de oorspronkelijke plannen. De ontwikkeling van de ruimtevaart ging door zonder de "Big Primitive Rocket" - en liet de gewenste resultaten zien.
