KÉT HÓNAPPAL A TRAGÉDIA UTÁN: Tervezési hibák? (2. rész)
(Rovat: A Columbia utolsó útja - 2003.04.03 08:08.)

14 ember életének és 2 űrrepülőgépnek az elvesztése után egyre többen kérdezik: vajon a rendszer tervezésekor minden lehetőséget számba vettek-e az illetékesek? Tényleg - a hetvenes évek végének technikai színvonalához mérten - a lehető legjobb megoldás a ma ismert Space Shuttle rendszer? Sorozatunk második részében megvizsgáljuk a miérteket.

Nyilvánvalóan minden döntést meg kell, hogy előzzön a lehetséges alternatívák vizsgálata. Az, hogy végülis melyik változatot fogadják el, nyilván az érvek és az ellenérvek párharcának eredménye. Más szavakkal, miért látszik egy változat előnyösebbnek egy lehetséges másiknál. Most felsorolunk néhány okot, hogy miért lett az űrrepülőgép olyan, amilyennek ismerjük.

1. A NASA vezetése és a rendszer tervezői a Space Shuttle rendszer elemeit amennyire csak lehet, újra felhasználhatóra akarták tervezni.
Ez érthető dolog, hiszen a költségek csökkentésének egyik legkézenfekvőbb módja, ha nem kell mindig új elemeket legyártatni, hanem felhasználhatók a már meglévő elemek.

2. A tervek megvalósításán dolgozó mérnökök, Wernher von Braun kivételével, jártasabbak voltak a hidrogén-oxigén, illetve szilárd hajtóanyagú rakéták tervezésében, mint pl. a kerozin-oxigén hajtóanyaggal működők megvalósításában.
Ennek eredményeképpen egy igen különös rakéta-kombináció került a Space Shuttle rendszerre: hidrogén-oxigén hajtóművek, nagyon jó fajlagos tolóerővel, és szilárd hajtóanyagú rakéták (amelyeket soha nem használtak még azelőtt embert szállító űreszközök gyorsítására - mivel bekapcsolásuk után már nem állíthatók le), sokkal rosszabb fajlagos tolóerővel. A végeredmény: a rendszer együttes hatékonysága nem jobb, mint a hatvanas években kifejlesztett Saturn-5 rendszeré.
Az amerikai mérnökök tehát meggyőzték a NASA döntéshozóit, hogy a magas fajlagos tolóerő miatt jó választás az egyébként is modernebb folyékony hidrogén - folyékony oxigén hajtóanyag. Ez azonban csak vákuumban igaz, a tengerszinten lévő légnyomás mellett már sokkal rosszabb az ilyen üzemű hajtóművek teljesítménye. Nem véletlen, hogy leginkább többfokozatú hordozórakéták legfelső fokozataiban alkalmazzák.
Ráadásul, a pályára állás közben végig üzemelő főhajtóművek folyamatos táplálásához rengeteg üzemanyag szükséges, ami csak nagyméretű, az igen alacsony hőmérséklet miatt hőszigetelt tartályban valósítható meg. Így viszont nem marad más választás: az űrrepülőgépet nem lehet a tartály tetejére helyezni (természetesen hajtóművek nélkül), vagyis soros elrendezést megvalósítani, csak a párhuzamos elrendezés jöhet szóba.
Az is nyilvánvaló, hogy a felszállás közben a szilárd hajtóanyagú rakéták tolóerejének iránya nem egyezik a főhajtóművek tolóerejének irányával. Ez pedig veszteséget eredményez. Ráadásul, amikor az űrrepülőgép már csak saját hajtóműveinek erejétől gyorsítva mozog tovább, azok tolóerő-vektorának folyamatos módosítása, korrigálása szükséges, mivel annak a tartályból és az orbiterből álló rendszer römegközéppontja felé kell mutatnia. A rendszer tömegközéppontjának helye pedig folyamatosan változik, ahogy a tartályból fogy az üzemanyag.

Ezen hátrányok miatt tehát a folyékony hidrogén - folyékony oxigén üzemanyagú hajtóművek előnyei nem tudnak érvényesülni, ráadásul azokat magán az orbiteren kell elhelyezni, ami rontja a legénység biztonságát.

3. Bebizonyosodott, hogy nehéz űreszközök Föld körüli alacsony pályára helyezése sokkal gazdaságosabban megvalósítható egyszer használatos rakétákkal! A szovjet-orosz Protonnak a teljes induló tömege például harmadakkora, mint az űrrepülőgép-rendszeré, viszont ugyanazt a terhet tizedakkora költséggel tudja azonos magasságú pályára helyezni. Egyéb egyszer használható hordozórakéták (pl. Ariane, Atlas, Delta) költsége a Protonénál egy kicsit magasabb. Ennek figyelembe vételével a Space Shuttle rendszert sokkal gazdaságosabbra lehetett volna tervezni, és csak űrhajósok, illetve kisméretű űreszközök világűrbe juttatására használni.