Szilárd tüzelőanyagú melléfogás
(Rovat: Amerika hordozórakétái, A Space Shuttle program , Orion, Ares, SLS - 2010.03.15 09:00.)

Talán azt is kijelenthetjük az űrrepülőgép jelenlegi gyorsítórakétáiról, hogy már kifejleszteni is baklövés volt őket. Ezt több tény is alátámasztja.

Az űrrepülőgép-program 1972 elejéig nyúlik vissza. Ekkor került sor a döntésre, hogy lesz űrsikló a NASA-nak, és hogy pontosan milyen is lesz az új szárnyas űrhajó. A szilárd hajtóanyagú gyorsítórakéták ötletét a Titan hordozórakéta-családból vették át, mivel úgy nézett ki a dolog, hogy a Shuttle felemelkedését segítő rakétákat így relatíve olcsón és egyszerűen, kevesebb buktatóval lehet kifejleszteni. Az újrafelhasználhatóság kezdettől fogva alapkövetelmény volt. Két szempontból mindenképpen jó döntést hoztak: a szilárd tüzelőanyagú rakéták valóban nagy tolóerőt képesek kifejteni tengerszinten is, valamint kimondottan látványos az üzemelésük. Viszont a hátrányok sora sokkal hosszabb. Először is a meghajtási mód fajlagos tolóereje csapnivaló. Másodszor rendkívül környezetszennyező az üzemelése, az égés melléktermékeként többek között klórgáz kerül az atmoszférába. Harmadrészt az ilyen módon üzemelő, nagyméretű rakéta teljesítményét nem lehet mechanikus úton szabályozni. Negyedrészt nincs lehetőség vészleállásra, úgy, mint a folyékony tüzelőanyagú rakétahajtóműveknél: ha a rakéta egyszer be lett gyújtva, mindenképpen ki kell égetnie magából az összes hajtóanyagot, mielőtt leáll.

Mivel a Space Shuttle fejlesztése rendkívül sokba került, és várakozáson felül elhúzódott, 1981 és 1986 között a NASA örült, hogy egyáltalán végre üzemel az új gépük. Azonban mivel az 1986. január 28-án bekövetkezett szerencsétlenséget az egyik gyorsítórakéta meghibásodása okozta, nagyító alá került az alrendszer. Nyilvánvalóvá vált, hogy sokkal biztonságosabb volna két nem szegmensekből álló, hanem integráns szilárd tüzelőanyagú rakétamotor, vagy pedig még jobb volna két folyékony hajtóanyagú gyorsítórakéta. Akár a kerozin/folyékony oxigén, akár a kerozin/folyékony hidrogén-peroxid meghajtást alkalmazva. Előnyök: van lehetőség mechanikus teljesítményszabályozásra, vészleállásra, sokkal kisebb a környezeti terhelés. Ezen kívül jóval nagyobb a fajlagos tolóerő, tehát növekedne a Shuttle-lal feljuttatható hasznos tömeg mennyisége. Az újrahasznosíthatóság terén is jelentős fejlődésre nyílt volna lehetőség. A szilárd meghajtású gyorsítórakétákat ki kell emelni az óceánból, szétszerelni, elszállítani a gyártóhoz, ott alaposan kipucolni a szegmenseket, újra kell tölteni őket szilárd hajtóanyaggal, azután a szegmenseket vasúton vissza kell szállítani a Kennedy Űrközpontba, majd ott újra összeszerelni a négy szegmenst. A hagyományosan felmerülő karbantartási feladatokról már nem is beszélve… Ezzel szemben a jóval kisebb üres tömegű, folyékony tüzelőanyagú rakétákat el lehetne látni egyfajta speciális visszatérítő rendszerrel. Az ötlet abból állt, hogy a szeparáció után a rakétákban még meglévő mozgási energiát fel lehetne használni a hajóval történő mentés kiváltására. A leválasztás után kisebb kormányhajtóművek és kisméretű szárnyak segítségével a rakéták visszafordulnának a Kennedy űrközpont leszállópályája felé, és egymás után, futóművek segítségével landolnának a Shuttle Landing Facility-nek nevezett leszállópályán. Kisebb karbantartások, szervizelések után, bonyolult szállítási procedúrák nélkül történhetne az újrafelhasználásuk. Magát a fejlődést, mint technológiai előnyt is meg lehet említeni.

A hátrány csupán a felmerülő technikai nehézségekben és a nagyon magas fejlesztési költségekben nyilvánult volna meg. De sajnos a politika részéről komoly nyomás nehezedett a NASA-ra, hogy minél előbb kezdődjenek újra a Shuttle-repülések. Úgyhogy az Igazgatóság „megfoltoztatta” a szilárd tüzelőanyagú segédrakétákat, a „visszarepülő” megoldás pedig egyelőre bekerült a fiókba. Azután az 1990-es évek közepén ismét előkerült az ötlet, ám ekkor az USA már a Nemzetközi Űrállomásra koncentrált, a pénz az égi támaszpont építésére kellett.

A „visszarepülő” megoldás első számú alternatívája. Két különálló rakéta, változatlan külső tank és orbiter egység. 1:25 méretarányú acél makett szélcsatornás tesztekhez.

És a második lehetőség: a „katamarán” megoldás esetében a két gyorsítórakéta összekötve egy egységet lakot. Szintén 1:25 méretarányú acél makett. (Képek: NASA)

Az ígéretes elgondolás azonban csak elképzelés maradt. Nem nagy meglepetés: a politikusok nem adtak pénzt a NASA-nak a siklók továbbfejlesztésére… Azután érkezett el a Columbia végzete. 2003. február 1. után már szó sem lehetett a siklók segédrakétáinak lecseréléséről. Az adott helyzetben azt elérni is nagy eredmény volt, hogy a Shuttle-flotta három megmaradt tagja egyáltalán befejezheti a Nemzetközi Űrállomás kiépítését.

Viszont Bush elnök nem csak az űrrepülőgép 2010-es nyugdíjazását jelentette be, hanem egy új rakétacsalád megalkotását is. Ehhez a rakétacsaládhoz, amelyet Árészről, a görög mitológiában szereplő hadistenről neveztek el, szintén fel kívánták használni a szilárd tüzelőanyagú rakéták technológiáját. Csakis a spórolás miatt: meglévő kapacitás, meglévő szakemberek, csak technikai továbbfejlesztésre lesz szükség (5 szegmens a 4 helyett). Hogy ezzel egy harminc éves technológiát kívántak újragyártani és ezzel konzerválni, sokáig alig zavart senkit.

Jelen sorok írója örömmel üdvözölte az Ares-I-X tesztrepülést, mivel végre kézzel fogható bizonyítékkal szolgált arra, hogy az amerikaiak valóban nekifeszültek a munkának, előbb-utóbb megint lesz Hold-repülés. Azonban az, hogy ehhez az új, ambiciózus rakétacsaládhoz át kívánták venni ezt az elavult, környezetkárosító és nem hatékony technológiát, számomra sohasem tűnt jó ötletnek.

A szovjet-orosz gyártmányú Enyergija hordozórakéta kétszeri sikeres tesztfelszállása gyönyörűen bemutatta az emberiség űrkutatói számára a kerozin/oxigén meghajtású segédrakéták létjogosultságát. Mindezt alátámasztva azzal a ténnyel, hogy a nevezett rakéta tolóerőt tekintve még az egykori Saturn-V hordozórakétát is lekörözte.

Az 1990 és 2000 közötti évtized gazdasági szempontból a „hihetetlen bőség” időszaka volt az Amerikai Egyesült Államok számára. Ha a Fehér Ház kicsit jobban a zsebébe nyúlt volna, akkor a NASA még a Nemzetközi Űrállomás építésének megkezdése előtt lecserélhette volna a Space Shuttle szilárd tüzelőanyagú gyorsítórakétáit. Ennek az lett volna a hosszú távú eredménye, hogy a Constellation program meghirdetésekor nem egy huszonöt, hanem egy alig tíz éves gyorsítórakéta-technológiát vettek volna át az új tervekhez – mert valószínűleg átvették volna –, és most Obama elnök nem dob(hat)ta volna ki az egész rakétafejlesztési programot, mondván hogy „szamárság újragyártani egy harmincéves technológiát”…