SLS: Lehetne jobban is csinálni! II.
(Rovat: Vélemények, Orion, Ares, SLS - 2013.04.06 10:15.)

Nyilván pusztába kiáltott szóként, viszont szeretném elmondani, hogy szerintem miért volna jó a Space Launch System (SLS) második gyártási sorozatának újratervezésére.

A cél nem volna más, mint a meglévő lehetőségek lehető legszélesebb kiaknázása, ami a magas fejlesztési és üzemeltetési költségek mellett is komoly létjogosultságot biztosítana az állami nagyrakétának.

Először is úgy gondolom, hogy műszaki szempontból előnytelen nagy méretekben a szilárd tüzelőanyagú gyorsítórakéták alkalmazása. Napjaink folyékony tüzelőanyagú megoldásaihoz viszonyítva alacsonyabb fajlagos tolóerőt képvisel, valamint nincs lehetőség mechanikus teljesítményszabályozásra, illetve vészleállításra a begyújtás után. Logisztikai szempontból is előnytelenebb a használatuk, a folyékony meghajtású rakétafokozatok összességében kevesebb körültekintéssel kezelhetőek.

Másodszor úgy vélem, hogy az egy központi fokozat köré felépülő moduláris hordozórakéták esetén a legjobb megoldás az oldalsó gyorsítófokozatok előállítására az a módozat, amikor a központi fokozatból további egy-egy példány két oldalra felszerelve segédkezik a felszállás kezdeti fázisában. Egyfelől fejlesztési és üzemeltetési szempontból egyszerűbb a dolog, mivel egyáltalán nem kell külön gyorsítórakétákat kifejleszteni és gyártani a hordozórakétához. Másfelől a hármas iker első fokozat tagjai között üzemanyag-kereszttáplálást létesítve teljes mértékben kihasználható a hordozóeszköz tartályainak üzemanyag-befogadó kapacitása.

Az első és legfontosabb dolog, ami szükséges az SLS Block 2 (második gyártási sorozat) jelenlegi elgondolásának érdemi továbbfejlesztéséhez, az a kerozin tüzelőanyagot és folyékony oxigén oxidálószert hasznosító F-1 jelű nagyteljesítményű rakétahajtóművek újjáélesztése. A továbbfejlesztett F-1A hajtóművek, amelyek elkészítésére már született több javaslat is, ugyanazon működési elvet, a gázgenerátoros megoldást valósítaná meg, mint az eredeti hajtómű, azonban a dizájn részleteinek felújítása – például a számítógéppel újratervezett, optimalizált hajtóműharang-profil – nagyobb hatékonyságot valamint nagyobb teljesítményt tesznek lehetővé.

Az elképzelés főbb vonalakban. Narancssárga szín jelöli a kerozint tartalmazó tartályokat, kék a cseppfolyós oxigén tankjait, lila pedig a folyékony hidrogén tartályát. (Ábra: N. P.)

A második lépés az SLS központ fokozatának újratervezése. A 8,4 méteres rakétatest-átmérőt meghagyva, a tüzelőanyag és az oxidálószer tartályai hosszának arányát a kerozin-oxigén meghajtás követelményeihez igazítva, a műszaki részletek további szükséges módosításának megejtésével át kellene állítani a középső fokozatot a folyékony hidrogén – folyékony oxigén meghajtás használatáról a kerozin – folyékony oxigén megoldás alkalmazására. Az így előálló rakétafokozat négy darab F-1A rakétahajtóművel volna felszerelve. Ezt a központi rakétalépcsőt kellene megtriplázni, és összekötni egy frappáns üzemanyag-kereszttáplálási rendszerrel.

Harmadik lépésként pedig megkapná a rakéta azt a második fokozatot, amelyet már elkezdtek tervezni. A szintén 8,4 méter átmérőjű rakétalépcső három darab – szintén gázgenerátoros – J-2X rakétahajtóművel lesz felszerelve, amely hajtóművek fejlesztése már évek óta zajlik. Az eredeti J-2 hajtómű, amely a folyékony hidrogén – folyékony oxigén meghajtást használja, ugyanazon korszak, az Apollo program korának terméke, mint az F-1. Végül 10 méter átmérőjű rakodótér volna biztosítva a hasznos teher számára a rakéta legtetején.

Az első fokozatból egymás mellé illesztve három példányt, tizenkét darab (!) párhuzamosan üzemelő F-1A rakétahajtómű szolgáltatná a nem kevés tolóerőt a felszálláshoz. A fokozatok közötti üzemanyag-kereszttáplálás segítségével mindhárom robusztus rakétafokozat üzemanyagbefogadó-képességét maximálisan ki lehetne használni. Az oldalsó fokozatok kiürülése és azt követő leválasztásuk után a középső fokozat négy darab F-1A hajtóműve folytatná a rakéta további emelését. Végül az utolsó fokozat három darab J-2X típusú hajtóműve fejezné be a hasznos teher megfelelő pályára állítását.

Ezen felvázolt architektúra megvalósítása legalább 150 tonna alacsony Föld körüli pályára érvényes teljesítménnyel ruházná fel az SLS második gyártási sorozatát. A rakétahajtóművek későbbi továbbfejlesztése előégetős alapelven működő változatra 160 tonna felé emelné a hordozórendszer teljesítményét. Valamint, az oldalsó rakétafokozatok relatíve könnyen újrafelhasználhatóvá tehetőek – amennyiben lesz rá igény – a felmerülő üzemeltetési költségek csökkentése érdekében.

Végezetül essen néhány szó a „piszkos anyagiakról”. Nyilván milliárd dolláros költséggel járna mind az F-1A rakétahajtómű megalkotása, mind a központi fokozat strukturális módosítása a kerozinos meghajtás számára, az üzemanyag-kereszttáplálás rendszeréről nem is beszélve. Azonban, mivel a Space Launch Systemet eleve nem olcsó mulatságnak szánják, talán nem volna elvetendő előny a jövő szempontjából kicsit magasabbra tenni a lécet, és élni minden lehetőséggel, amit az SLS fejlesztési programja képvisel.