Šta misliš o raketi koja bi bila za 50% viša od moćnog „Saturna V“ a u kosmos nosila 5 puta više tereta? Na svakom lansiranju bi mogla odjednom da ponese težinu ekvivalentnu čitavoj ISS. Uz to, lansiranje bi se izvodilo dok raketa leži na talasima okeana. I kao kruna svega, gorivo bi joj obezbeđivali nuklearni reaktori nosača aviona, koji bi elektrolizom razlagali morsku vodu na vodonik i kiseonik!
Ove godine sam u više navrata pisao o raketama čija lansiranja bi bila neuporedivo jeftinija od svih današnjih. Kao što je (možda) i za očekivati, rakete su genijalne, kao i njihovi idejni oci, ali im je svima zajedničko da su ostale samo na papiru. Zašto je to tako, duuuuga je priča (ali se dâ ispričati), ali to ne znači da ću odustati od namere da vam povremeno prikažem poneki takav projekat. Neverovatno je videti u kakve sve ideje su ljudi bili spremni da investiraju svoje živote i pare, a takođe i kakvo šarenilo ideja postoji u glavama dalekovidih aeronautičkih inženjera, koje su samo čekale „pravi trenutak“ da budu realizovane. Nažalost, taj trenutak za njih nikada nije došao. Možda ćemo za 50 godina čitati ovde o nekim egzotičnim projektima koji se danas rađaju negde u svetu u glavama mladih studenata, ali možda ni tada jednostavno neće imati prilike da se realizuju.
POČETAK
Ovo što hoću danas da vam pokažem započeto je u Americi 1917. rođenjem malog Roberta C. Truaxa. Detinjstvo je proveo u Kaliforniji igrajući se sa decom iz komšiluka jedući kikiriki–puter, ali odrastavši malo počeo je da čita popularnu tehničku literaturu i uskoro se zaljubio u radove slavnog inženjera i pronalazača Roberta Goddarda (1882–1945), oca američkog raketarstva. To ga je dovelo do očeve radionice i radova na sopstvenoj raketi, te je već kao 19–godišnjak izveo prvo testiranje sopstvenog motora na tečno gorivo, o čemu su pisale sve lokalne novine.
Sa ulaskom SAD u rat, i on se prijavljuje kao oficir na nosaču aviona i odmah se uključuje u grupu inženjera koja je za Mornaricu radila na eksperimentalnim razvojnim projektima. U leto 1943. njegova grupa je napravila JATO motor potiska 670 kg, koji je koristio hipergolično gorivo (anilin + 20% furfuril alkohol). Posle rata naporno radi na prvim američkim nuklearnim interkontinentalnim projektilina PGM-17 “Thor”, „Viking” i UGM-27 “Polaris”, a naročito se usređuje na probleme lansiranja raketa sa vode. Krajem pedesetih postaje predsednik Američkog raketnog društva, a posle penzionisanja dolazi na čelo kalifornijskog proizvođača raketa i projektila „Aerojet-General”.
Kao 50-godišnjak osniva sopstvenu konstruktorsku kompaniju „Traux Engineering”, gde razvija koncept morskog lansiranja raketa baziran na svom bogatom vojnom iskustvu. Konstruisao je i „Skycycle X-2”, bicikl na raketni pogon. Umro je u septembru pre dve godine.
ZMAJ–RAKETA
Radeći 1962. godine za „Aerojet“, vodio je projekat nazvan „Sea Dragon“. Radilo se o dvostepenoj raketi koja bi bila lansirana sa vode i čiji bi svi delovi mogli ponovo da se koriste. Iako su za projekat bili zainteresovani i u Nasi i u „Todovim brodogradilištima“ (Todd Shipyards), niko nije želeo previše da finansira i projekat se sredinom šezdesetih jednostavno ugasio. Sa visinom od 150 metar i prečnikom od 23, „Morski znaj” bi bio najveća raketa ikada napravljena.
Ideja–vodilja mladog Truaxa bila je da stvori tešku i jeftinu letilicu, prema konceptu koji se danas kolokvijalno naziva „veliki glupi buster“. Da bi što više snizio troškove, planirao je da raketu lansira dok pluta na površini okeana, čime bi uštedeo na skupim rampama i opremi. Sistem velikih balastnih rezervoara prikačen za kraj izduvnika prvog stepena (vidi sledeću sliku) trebalo je da posluži za „podizanje“ rakete u vertikalni položaj pred lansiranje. U tom položaju teret na vrhu drugog stepena bi bio iznad vodene linije, čineći lansiranje lakšim. Truax je već eksperimentisao sa takvim sistemom i ispekao zanat na projektima nazvanim „Sea Bee“ i „Sea Horse“. U cilju redukovanja troškova gradnje same rakete, nameravao je da koristi jeftine i dostupne materijale, poput legiranog čeličnog lima debljine 8 mm. Raketa bi bila proizvedena u brodogradilištu a onda tegljačina odvlačena do mesta lansiranja.
Prvi stepen je trebalo da bude pokretan jednim ogromnim motorom potiska 360 MN[1] koji bi sagorevao tečni kiseonik (LOX) i jeftini kerozin RP-1. Komponente goriva bi bile ubacivane u motor pomoću azota pod pritiskom, koji bi sabijao gorivo na 32 atm, a LOX na 17 atm, što bi u momentu uzletanja stvaralo pritisak u motoru od 20 atm. Kako bi se raketa dizala tako bi pritisak opadao, sve dok motor ne bi ostao bez goriva posle 81 sekunde. Tada bi raketa bila na visini od oko 40 km i putovala bi brzinom od 6.500 km/h (1,8 km/s). U misijama normalnog profila leta prvi stepen bi pao u okean nekih 290 km od mesta lansiranja, gde bi bio podignut na brod i pripreman za naredno lansiranje.
I drugi stpen rakete je takođe opremljen jako velikim singl-motorom na tečni kiseonik i vodonik (LH2), koji pravi potisak od 59 MN (6.000.000 kg). Azot će opet da pravi pritisak (ovog puta od 7 atm) i da „hrani“ motor gorivom, koji će nakon 260 sekundi rada podići raketu na visinu od 230 km. Radi povećanja performansi, motor ima ekspandovanu mlaznicu[2] koja se širi sa 7:1 na 27:1 tokom penjanja. Ukupna visina rakete donekle je smanjena tako što je „nos“ prvog stepena zašiljen i „uguran“ u mlaznik motora drugog stepena (vidi sliku).
Tipična sekvenca lansiranja otpočinjala bi sastavljanjem rakete i njenog tereta sa balastnim tankovima na obali. U toj fazi raketa bi se punila azotom i RP–1. Nakon toga, tegljačima bi se (od)vozila do mesta za lansiranje na otvorenom okenanu, gde bi se LOX i LH2 dobijali elektrolizom morske vode; Truax je sugerisao da bi u toj fazi jedan nosač aviona na nuklearni pogon mogao da služi kao izvor energije. Balastni tankovi, koji takođe služe i kao zaštita mlaznice motora prvog stepena, punili bi se vodom i podizaliraketu u vertikalan položaj. Nakon poslednjih provera, dolazilo bi do lansiranja.
Raketa je trebalo da u nisku orbitu oko Zemlje ponese teret od 550 tona[3]. Cena lansiranja tereta po kilogramu procenjivana je na između \(59 i \)600, što je mnogo manje od bilo koje današnje cene[4] i otprilike četvrtina cifre koju je u to vreme obećavao „Saturn V“. Sve to je „Todovim brodogradilištima“ iz San Pedra izgledalo primamljivo i izvodljivo za izgradnju, jer im je tehnologija bila slična kao kod izrade podmornica. NASA je prosledila „Aerojetovu“ konstrukciju vodećoj kompaniji u to vreme, „TRW Inc.”[5] iz Ohaja, i oni su u potpunosti potvrdili „Aerojetova” rešenja i koncept. Kompanija je već odredila i mesto budućeg lansiranja „Sea Dragona” – Sudden Ranch u blizini Santa Barbare – kao jedino mesto na kontinentalnom delu SAD odakle je moguće direktno dospeti u polarnu orbitu oko Zemlje a ne preletati naseljena mesta (kasnije je ova zona pripojena vojnoj bazi Vandenberg).
Ali u to vreme zahuktavao se „Apollo“ program, a i rat u Vijetnamu je gutao sve veće komade američkog državnog budžeta. NASA je raspustila svoju grupu zaduženu za nadgledanje projekata za budućnost (i zaustavila skoro sve radove na programima za slanje ljudi na Mars). To je značio kraj i za „Morskog Zmaja“, jer je njegova namena bila direktno vezana za buduće ekspedicije na Crvenu planetu,
Američki nosač na nuklearni pogon CVN Enterprise bi svojim reaktorom obezbeđivao energiju za razlaganje morske vode i dobijanje goriva za „Sea Dragon“. Ukupna težina rakete je 18.000 tona.
http://neverworld.net/truax/Sea_Dragon_Concept_Volume_1.pdf
[1] Pet motora F-1 prvog stepena „Saturna V“ proizvodilo je ukupni potisak od 34,6 MN, dok je sovjetski džin „N–1“ proizvodio preko 44,2 MN. Šatlovi su imali snagu od 32,4 MN. Koga interesuju ovakve statistike, neka pročita naš text „Koja raketa je najveća na svetu?“
[2] Vrlo napredna tehnologija raketnih mlaznica, koje za razliku od tradicionalnih, ima dve mlaznice u izduvniku, jedna u drugoj.Prva, pričvršćena direktno na komoru za sagorevanje, dizajnirana je za rad na manjim visinama, kraća je i zdepasta. Druga se nalazi okolo prve, i duža je i uža (u odnosu na dužinu). Tokom lansiranja, spoljnja mlaznica je uvučena da ne bi smetala izduvnim gasovima. Kako se raketa penje, spoljnja mlaznica se izvlači preko unutrašnje da bi se povećao potisak. Mlaznice moraju da se hlade hladnim gorivom u tečnom stanju, ali zbog njihovor pomeranja cevi za hlađenje moraju da budu fleksibilne što dodatno komplikuje proizvodnju i povećava cenu. Amerikanci su prvi isprobavali ovu inovativnu tehniku, ali su je zbog visoke cene napustili, tako da su, recimo, šatlovi glavni motori SSME bili bez te tehnologije ali su zato na malim visinama imali za 25% slabije performanse. Zato su i postojali bočni busteri.
[3] „Saturn V“ je nosio 118 t, „N–1“ oko 95 t, a šatlovi oko 24,4 t. Koga interesuje ova statistika, neka pročita naš text „Koja raketa je najveća na svetu?“
[4] Prosečna današnja cena je između \(10.000 i \)25.000. Lansiranje komunikacionog satelita je \(20–125 miliona. To je sve orijentaciono, jer je lansiranje šatla od oko 2.000 t koštalo preko \)800 miliona, da bi na kraju sa dodatnim troškovima narasli na oko $1,5 milijardu.
[5] Kompanija osnovana još 1901. koja je kasnije prerasla u „Northrop Grumann“, jednog od glavnih kooperanata Nase. TRW je proizveo „Pioneer 1” i „Pioneer 10” (prvu Nasinu sondu na atomski pogon), kao i nekoliko svemirskih teleskopa (Compton GRO, Chandra Observatory, SIM Lite, James Webb Space Telescope itd.). Tokom 1953. preuzeli su poslove na izradi prvih američkih interkontinentalnih balističkih projektila, a do kraja decenije radili su na programima „Merciry” i „Gemini”. Oni su pravili sve lunarne module za „Apollo” program.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
