19. juli. 2010.
ISTORIJA
UVOD
Upravo sam se vratio sa Letenke. Bilo nam je „lepo i konstruktivno“. Kao i uvek, najinteresantnija je bila ona neformalna priča sa učesnicima, i poznatim i nepoznatim. U razgovoru sa jednim momkom o kosmosu i životu, on mi je, neznajući (ili ne povezujući) da pišem za sajt, izneo svoj stav da je pisanje o prošlosti definitivan znak da je pisac star i idejno (i intelektualno) zakočen u prošlim vremenima, i tome slično. Kasnije sam te večeri (ubijajući komare) u svom šatoru razmišljao o tome. Naravno da je to normalan sled impulsa u neuronima u glavi jednog mladog momka i njegov stav mu izgleda OK. Samo, kako razumeti i shvatiti, recimo, buduće pa čak i savremene svemirske stanice ako NIŠTA NE ZNAMO O PRVOJ SVEMIRSKOJ STANICI? Kako ukapirati napore čovečanstva da se danas otkrije Higzov bozon ako nemamo pojma koliko je vremena, napora, para, doktorata i nerava bilo potrebno da se pre 80 godina otkrije (makar) jedan pišljivi neutron? Može li se uopšte razumeti pravac i budućnost ne samo nauke već i ljudskog društva ako ne poznajemo dijalektiku prošlosti, ako a priori odbijamo sve što je vezano za prošlost kao nešto suštastveno prevaziđeno, dosadno ili dekadentno? Slažem se da ima i toga, ali zato treba biti JAKO mudar i obrazovan, što se po pravilu postiže tek dugim čitanjem i proučavanjem širokih oblasti nauke i istorije, te kaljenjem sopstvenih repera i tehnika tumačenja onoga što se krije između redova (a kažu da se istina uvek krije negde između redova). Svako ko veruje da je, recimo, moguće sagledati savremene tendencije u (recimo) Nasi ili Esi bez dubokog poznavanja politike, tokova novca, ekonomskih zakona društva, geopolitike i sl., taj je u teškoj zabludi i rizikuje da NIKADA ne shvati suštinu savremene i buduće nauke, ili kosmonautike, u konkretnom slučaju.
O ovome bih mogao još jako dugo, ali neću, jer nemam vremena za to.
Po mom mišljenju, na sajtu ima (su)više naslova o onome šta se trenutno dešava u nauci ili kosmosu, i naravno da tako treba – to i jeste jedan od primarnih razloga zašto sajt i postoji. I ja sam jedan od tih koji se loži na tehnologiju i savremene trendove u elektronici, tehnologiji, ekologiji i sl. Ipak, siguran sam da ću nastaviti da pišem i o stvarima koje se kod nas ne znaju, slabo poznaju ili se polako zaboravljaju, jer zasigurno znam da bez njih ne bi bilo ni ovih savremenih tema koje nas sve tako opčinjavaju.
Zato ću u nastavku serije o istorijskim dostignućima sovjetsko-ruske astronautike započeti jedno novo poglovalje, u kome ću u desetak tekstova sve nas podsetiti na neke bitne aspekte razvoja vojne i civilne kosmonautike u svetu.
Od atomskih projektila do raketa
sa ljudskom posadom
1.) Raketa nosač „Восток“ (SSSR, 1960.): poletna masa – 287 t; dužina – 38,36 m; širina stabilizatora – 10,3 m; korisni teret – do 5 t. 2.) Balistička raketa „Redstone“ PGM-11 (SAD, 1961.): poletna masa – 29,94 t; dužina – 25,41 m; širina stabilizatora – 3,95 m; korisni teret – 1.300 kg 3.) Raketa-nosač „Atlas“ LV-3BF (SAD, 1962.): poletna masa – 118 t; dužina – 28,8 m; širina u predelu bustera – 4,9 m; korisni teret – 1.900 kg. 4.) Raketa nosač „Titan II“ (SAD, 1965.): poletna masa – 150 t; dužina – 33,9 m; širina – 3,05 m; korisni teret – 3.810 kg.
Sledeće godine proslaviće se 100 godina od rođenja sovjetskog akademika i svetskog naučnika iz oblasti matematike, mehanike, kosmičke nauke i tehnike, Mstislava Keldiša (rus. Мстислав Бсеволовович Келдыш, 1911—78). Još za života, u svojoj zemlji je bio slavljen kao „glavni teoretičar“, dok je Sergej Koroljev smartan „glavnim konstruktorom“. Pošto će za koju godinu (2013.) da bude obeležen i jubilej 110 godina teorijske astronautike, imaću do tada dosta vremena da se okrenem na tehnologiju koja je pomogla da se ostvari ljudski san o letu u bezvazdušni prostor.
Kao što i amateri znaju, najveći problem kosmonautike leži u energiji. Za let u kosmos potrebna je da se postigne ubrzanje od – najmanje – prve kosmičke brzine, 7,9 km u sekundi. Čoveku je za let (i boravak) u kosmosu neophodno stvaranje i održavanje veštačke sredine, budući da je po difoltu nesposoban za život u vakuumu. To, sa druge strane, znači, da mu je neophodno da navedenom brzinom ubrza određeni (i to ne mali) korisni teret. Pored toga, na kraju leta, često je potrebno taj teret vratiti na Zemlju, dakle, nekako ga ukočiti i bezbedno spustiti. Jedini trenutno poznati način leta u kosmos je reaktivni: utrošak reaktivne mase u odnosu na masu letilice. Tada su brzina i odnos masa pune i prazne rakete predstavljeni formulom Ciolkovskog, s tim što je poželjno da taj odnos bude što veći.
To, prevedeno na tehnički i ekonomski jezik, znači sledeće: za kosmičke letove potrebna je velika i moćna raketa, sa vrlo lakom (ali čvrstom) konstrukcijom, sposobna da nosi maksimalnu količinu goriva. Sve do nedavno, stvaranje takvih raketa bilo je praktično nemoguće običnim ljubiteljima ili malim privatnim kompanijama, već je iza toga morala da stane čitava državna idustrija. Ali ... čemu sve to?
Obrazlaganje neophodnosti letenja u kosmos moglo bi da zauzme desetine i desetine stranica neke knjige. Da se organizacioni i praktični deo kosmonautike zasnivao samo na principima slavnog Ciolkovskog (ili recimo Hajnlajna[1]), mi verovatno ni do danas ne bi poleteli u kosmos. Međutim, na sreću (u konkretnom slučaju), logika razvoja ... naoružanje i vojna tehnika, pomogle su entuzijastima međuplanetnih letova: okeanima razdvojenim zavađenim supersilama bile su potrebne interkontinentalne rakete (Amerikanci su ih skraćeno zvali ICBM, a Sovjeti МБР). Da bi bojeva glava preletela zacrtanih 8-10 hiljada kilometara, bilo je neophodno da razvije brzinu od 6-7 km/s! Dodati na to još par km/s, čak i po cenu smanjenja težine korisnog tereta, nije predstavljalo nerešiv problem. No, za razliku od kosmičkih nosača, bilo je potrebno na stotine i hiljade projektila, te je i te kako bilo mesta za angažovanje moćne državne industrije!
Stoga ne iznenađuje da je put čovečanstva u kosmos tesno vezan za interkontinentalne balističke rakete. Taj put je prva utrla sovjetska interkontinentalna raketa R-7 „Semjorka“ (rus. Р-7 „Семёрка“[2]), „Sedmica“, a i stopu su je pratile srodne američke rakete „Atlas“ i „Titan II“. Poslednja u tom nizu bila je raketa malog dometa „Redstone“.
Konstrukcija „R-7“ je u značajnoj meri bila iznuđena, daleko od optimalne. Treba napomenuti da je Koroljevljev ipak bio nateran da napravi „Semjorku“ baš onakvom kakvu danas poznajemo.
Zahtev državnog (vojnog) vrha bio je da se 5 tona pošalje na daljinu od 10 ili više hiljada kilometara. Za date komponente, količine goriva i specifičnog impulsa motorâ, međusobni odnos mase rakete na startu i na kraju potiska utvrđen je jedinstveno, pri čemu je u ovo poslednje uključen ne samo korisni teret, već i konstrukcija rezervoara i ostali delovi rakete. S druge strane, težina rezervoara[3] sa određenom količinom goriva bila je određena tehničkim uslovima industrije, koja ih je i proizvodila.
Kao rezultat toga što je u tih nekoliko procenata težine preostalih nakon potrošnje goriva uguran i korisni teret i konstrukcija, raketa je morala da vbude velika. Veličina pojedinih blokova bila je ograničena time što su oni morali biti prevoženi železničkom prugom iz moskovskih fabrika na udaljene opitne poligove (a potom i u proizvodne fabrike[4]), i to po pravilu tajno.
Raketa, predviđena da dosegne tolike udaljenosti, neizbežno je morala da bude višestepena. Sama ideja – odbacivanje pojedinih elemenata konstrukcije nakon potrošnje goriva – nije bila novost, samo što tada niko nije znao kako da nakon odvajanja motora prvog stepena pokrene motore na tečno gorivo (ЖРД) drugog stepena – kada su 1954. odabrani osnovni parametri „Sednice“, niko nije mogao da prognozira rok za rešavanje ove zagonetke ...
I na kraju, teška raketa je zahtevala i snažne motore velikog potiska[5]. Međutim, pokušaj sa početka pedesetih godina da se raketom „R-3“ ostvari potisak od 100 tona po jednoj komori završio se potpunim neuspehom. Zato je na kraju u „Semjorki“ usvojen provereni nemački dizajn iz poznatih raketa Drugog svetskog rata, „Fau-2“, sa 19 komora sagorevanja, koje su bile objedinjene u 5 motora. Potisak u svakoj komori nije premašivao 25 tona ...
Rezultat je bio rađanje rakete sa više blokova, kod koje su motori prvog i drugog stepena stajali paralelno i uključivali se jednovremeno na Zemlji[6]. Pri tome su motori prvog stepena („Bloka A“) davali oko 80% početnog potiska rakete, dok je motor drugog stepena („Bloka B“) radio dvostruko duže od motora prvog stepena (120 sek. prema 330 sek.). Sistem centralnog i bočnih raketnih blokova odabran je na osnovu mnogobrojnih drugih zahteva, a ne tehnoloških – odatle su proistekle bočni blokovi oblika mrkve i složena forma kiseoničkog rezervoara centralnog bloka. [Takvu formu danas imaju i neke američke rakete – recimo „Titani” pa i šatlovi.]
Takva kompozicija, kao i želja da se maksimalno olakša konstrukcija rakete, zahtevala je glomaznu lansirnu rampu, na kojoj raketa nije stajala na startnom postolju, kao što je bilo pre i posle toga, već je visila na dovodima goriva na vrhovima bočnih rezervoara!
Još 4. oktobra 1957. godine – prilikom trećeg probnog lansiranja[7], dakle mnogo pre nego što je uvršćena u naoružanje kao balistička raketa – „R-7“ je postala nosač prvog veštačkog satelita u svetu. Ali čak i ova gromada od rakete nije bila dovoljna za let ljudi u kosmos: ona je mogla da u LEO orbitu iznese samo oko pola tone tereta, a Sovjetima je trebalo makar 5 tona ... „Semjorka“ sa dodatim trećim stepenom nazvana je „Восток“ i 12. aprila 1961. godine postala je prvi u istoriji kosmički transporter za čoveka, mada joj je prvenstvena namena u stvari bila slanje automatskih stanica kа Mesecu[8].
Do danas, broj lansiranih „Semjorki“, i to samo njenih 9 osnovnih varijanti, prevazišao je pola hiljade[9] – to je više nego sve druge ostale rakete na svetu postrojene zajedno ... Do danas nijedan nosač na planeti nema tako dugačku seriju (koja svakako označava pouzdanost). Nema sumnje da su „Semjorke“ uspešno prebrodile svoj zlatni jubilej, i da će, ako Rusija uspešno prevaziđe trenutne teškoće, doživeti i svoj dijamantski rođendan ...
Istorija porodice interkontinentalnih balističkih raketa „Atlas“ započela je još 1944. godine, kada je grupa konstruktora iz kompanije za izgradnju aviona „Convair“, na čelu sa Karelom Bossartom, za američku vojsku otpočela rad na raketi MX-774 „Hiroc“. Uprkos činjenici da je 1947. program napušten, tada su prvi put predložena takva tehnička rešenja, kao što su rezervoari s gorivom pod pritiskom, odvojena bojeva glava i upravljanje raketom uz pomoć pomerivih motora. Već 1951. „Convair“ obnavlja radove, ali ovog puta prema programu navođenih interkontinentalnih raketa MX-1593[10].
Projekat je revidiran nekoliko puta, ali je 1955. konašno započeta proizvodnja rakete. Posle dvogodišnjih testiranja, raketa je 1959. godine predstavljena američkom ratnom vazduhoplovstvu.
Konstrukcija ove rakete je bila nenadmašna i do danas bezbroj puta usavršavana: za razliku od „Semjorke“, „Atlas“ je praktički bio jednostepen, a tokom leta je mogao da odbaci 2 od 3 marševska motora. [Konstruktivno, raketa se često shvatala kao „jedno-ipo-stepena“ („stage-and-a-half“): tokom uzletanja odbacivana su 2 vanjska motora, dok je centralni motor, tankovi za gorivo i ostali elementi nastavljali put po trajektoriji.]
Kao i „R-7“, još u toku letnih testiranja, 18. decembra 1958. godine, „Atlas“ se isprobao kao kosmički nosač[11]. Glavne „Atlasove“ kosmičke pobede tek su predstojile, a sve one su bile povezane sa dodavanjem moćnih gornjih stepenova: „Lockheedovog“ stepena RM-81 „Agena“[12] na hipergolično gorivo (1960), i glavnog, „Centaura”[13] na vodonično gorivo (1963). Međutim, kada su nakon političkog trijumfa SSSR-a – lansiranja prvog veštačkog satelita, Amerikanci pokrenuli program M155 (skraćenica za „čovek u kosmosu što pre“), više nije bilo vremena za neku veliku modernizaciju rakete. Kosmički brod „Mercury” sa astronautom John H. Glennom prvi put je podignut u orbitu oko Zemlje modifikovanom raketom ”Atlas” LV-3B (poslednje metre u sekundi ubrzanja za ulazak u orbitu raketa je dobila od svojih motora na čvrsto gorivo) 20. februara 1962. godine.
Mada „Mercury“ nije imao perspektivu u osvajanju kosmosa, istorija „Atlasa“ je tek započinjala. Ukupno je izvedeno skoro 600 kosmičkih lansiranja 14 modifikacija ove rakete, od čega je manje od 10% završeno havarijama. Od 2002. započeta je eksploatacije verzije „Atlas V“ (sa ruskim motorima РД-180!), ali je u suštini na njoj od Bosartove rakete ostalo vrlo malo ...
Ali šta se u stvari računa kao kosmički let? Mora li se obavezno ući u orbitu? Sporenja traju već više od pola veka ... A u međuvremenu, kosmičkim letovima su se smatrli i skokovi Alana Sheparda i Gusa Grissoma (5. maja i 21. jula 1961. godine) na visinu od 186 km po širokim suborbitnim trajektorijama. Obojica su takođe sedela u kapsulama „Mercury”, ali ih je nosila po kosmičkim merilima mala raketa tipa „Redstone”.
Njeno projektovanje je započeto 1951. godine i poklapa se sa preseljenjem tvorca „Fau-2” Vernera fon Brauna u SAD. Od nemačkog prethodnika nasledila je komponente goriva – tečni kiseonik (LOX) i mešavinu 25% vode i 75% etil-alkohola – kao i napredne aerodinamičke stabilizatore i gasne kontrole. Razlikovala se odvojenom bojevom glavom, nosećim rezervoarima za gorivo, inercionim sistemom upravljanja, itd. Nakon 5 godina raketa je ušla u naoružanje, i do kraja pedesetih dobro prihvaćena od vojne industrije i same armije.
Na osnovu iskustava sa „Redstoneom” Fon Braun je napravio prvi američku raketu-nosač, „Juno”. Zato ne iznenađuje da je baš ta raketa i ponela američke astronaute u suborbitni prostor[14]. Istina, na tome se njena kosmička biografija i okončala.
Poslednji u redu kosmičkih nosača prve generacije koji su nosili posadu stoji „Titan II”[15]. Balističke rakete ove porodice bile su zamišljene kao eventualna zamena „Atlasima” i koristile su manje rizična tehnička rešenja. Obzirom da je njihov razvoj otpočeo kasnije, startovanje motora tokom leta više nije predstavljao problem, i nove rakete su dobile normalne druge stepene, što je dozvoljavalo korišćenje manje ekstremnih konstrukcija od lakih legura. Motori „Titana II” su koristili hipergolične samozapaljive komponente: kao gorivo mešavinu Aerozin 50 (mešavine 50/50 hidrazina i UDMH), a kao oksidator azot-tetroksid (N2O4). Za navođenje projektila upotrebljavan je IBM kompjuter ASC-15.
Velika nosivost „Titana II” bila je iskorišćena za lansiranje sledeće generacije američkih kosmičkih brodova – dvoseda „Gemini”[16], ali još važniju ulogu u američkoj kosmonautici imale su varijante „Titan IIID”, „Titan 34” i „Titan IV” – opremljene snažnim „nultim” stepenima (bočnim raketama na čvrsto gorivo), koje su dugo godina bile najmoćniji (sve do super-džina „Saturna”) jednokratni nosači Sjedinjenih Država.
[1] Uz I. Asimova i A. Klarka, Herberta A. Heinleina mnogi smatraju najboljim piscem SF u svetu.
[2] Sovjetska raketa na tečno gorivo 8К71 bila je prva prava interkontinentalna raketa na svetu (1957). Njena modifikovana verzija je lansirala prvi veštački satelit „Спутник 1“. Bila je duga 34 m i sa bojevom glavom od 3 megatone imala je domet od oko 8.800 km. Kao i sve rakete tog vremena, i ova se zasnivala na rešenjima nemačke balističke rakete „Fau-2“.
I danas rakete ovog tipa uspešno lete, sa uspešnošću lansiranja od 97,5%.
[3] Raketa je imala 4 bustera („Блок А“) na tečno gorivo (oni su tretirani kao 0 stepen), a centralni motor I stepena („Блок Б“) snabdevan je preko oba stepena. Busteri su imali po 1 motora za kontrolu pravca leta РД-107 (8Д74), a I stepen 1 motor РД-108 (8Д75).
[4] Tokom 1956. u proizvodnji ove rakete i prvom probnom letu učestvovalo je 36 fabrika širom zemlje.
[5] U prvoj verziji, korišćeni su motori РД-107, koje je proizvodio Eksperimentalni konstruktorski biro (ОКБ456) iz Samare Valentinа Gluška. Prilikom poletanja, stvarali su potisak od preko 810 kN, odn. preko 80 tona (u vakuumu 970 kN, odn. preko 97 t).
[6] Kao i sve drugo kod Sovjeta, i ovde je po sredi komplikovan način označavanja. naime, pod „blokovima“ se misli na stepene rakete. Dalja komplikacija nastaje zbog toga što se centralni deo rakete negde označavao kao drugi stepen negde kao prvi, a negde jednostavno kao „Blok B“. Bočni busteri su negde označavani kao prvi stepen, kao drugi, a negde i kao delovi „Bloka A“. Mesta za zabunu koliko hoćeš ...
[7] Zapravo, bilo je to treće USPEŠNO lansiranje – prvo lansiranje je bilo 15. maja ’57. (prva proba interkontinentalne balističke rakete na svetu) ali je bilo neuspešno, dok je prvo uspešno izvedeno 21. avgusta, u Bajkonuru. Ova dvostepena raketa je takođe nazvana „Спутник“ i imala je GRAU oznaku 8K71ПС. Lansirana je još samo jedna takva raketa („Спутник 2“), nakon čega su usledile modifikovane verzije. Bila je duga 28 m i ukupno teška 269,5 tone.
[8] Prva verzija ove rakete imala je naziv „Луна“ (8К72) i imala je 9 pokušaja da lansira satelite na Mesec. Zatim je usledila verzija „Восток-Л“ (8К72), sa većim drugim stepenom radi prihvatanja većeg tereta. Od 4 lansiranja, 3 su bila uspešna, i sva su nosila prototipove prvih letilica sa ljudskom posadom, „Восток“. Prva verzija koja je ponela čovek u kosmos bila je raketa „Восток-K“ (8K74K), koja je od 1960. do 1964. imala 13 lansiranja od čega 6 sa ljudskom posadom (ostalo su bili vojni sateliti). Ovu raketu je nasledila jača verzija, „Восток-2“ (8А92).
[9] Ako se računaju sve verzije ove porodice, do 2007. je lansirano ukupno bezmalo 2.350 raketa. Trenuto su u upotrebi „Союз-У“, „Союз-ФГ“ i „Союз-2“, ali će u sledećih par godina preostati samo ova poslednja. Lansiraju se ili sa kosmodroma Bajkonur ili sa Plesecka, a od 2009. i iz Francuske Gijane.
[10] Vazduhoplovstvo je imalo oznaku B-65, ali se tada prvi put pojavilo i ime „Atlas“.
[11] Tom prilikom je lansiran satelit „Signal Communication by Orbiting Relay Equipment” (SCORE), koji je bio “prvi prototip komunikacionog satelita, i prvo testiranje bilo kakve direktne praktične primene satelita uopšte”. Satelit je preneo snimak Božićne čestitke predsednika Ajzenhauera svetu.
[12] Na taj način su Ratno vazduhoplovstvo, NRO i CIA lansirali SIGINT satelite. NASA je u okviru programa “Ranger” dobila prve slike iz blizine Meseca.
[13] NASA je uz pomoć dodatnog stepena “Centaur” u programu “Surveyor” lansirala lunarni lender, kao i većinu letilica koje je u programu “Mariner” lansirala ka Marsu. Nakon što je „Atlas-Agena“ otišla u penziju 1978., stepen „Centaur“ je postao standardni za sve rakete tipa „Atlas“.
[14] „Juno V“ je iskorišćen kao prvi stepen rakete-nosača „Saturn I”.
[15] Dvostepena rakete tipa „Titan I” je bila prva iz ove porodice (radile su na RP-1 i tečni kiseonik), i predstavljale su rezervnu varijantu interkontinentalnih balističkih raketa u slučaju da su rakete tipa „Atlas” bile otkazane. Korišćene su sve do kraja 1965.
[16] U okviru ovog programa, NASA je izvela 12 lansiranja „Titana II“ sa kapsulama bez posade, i 10 kapsula sa astronautima. Sva lansiranja su bila uspešna.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
