|
|
Arany László: Shuttle II - Az amerikai űrszállító rendszer új generációja |
|
|
|
Kutatási anyag - 1996. |
|
|
|
Az Egyesült Államoknak hamarosan rendkívül fontos döntéseket kell hoznia űrprogramjával kapcsolatban. Ezek egyike az űrrepülőgép-rendszert érinti, meg kell határozni azokat az eszközöket, melyek majd felváltják ezt. A kihívás egyéb űrkutató szervezetek részéről, valamint az a körülmény, hogy az űrrepülőgép számára bizonyos űrbeli tevékenységek - a Challenger katasztrófa óta - tiltás alá kerültek, teszik a döntést nagyon parancsolóvá.
Két fő dolgot kell szem előtt tartani a következő generációt képviselő űrszállító rendszer megtervezésénél: az igényeket és a gazdaságosságot. Az igényekkel kapcsolatosan feltétlen oda kell figyelni arra, hogy a kereskedelmi felbocsátásnak hasznot kell termelnie, de megrendelések érkezhetnek a Nemzetvédelmi Minisztériumtól, különböző tudományos társaságoktól - megfizethető árat kell kínálni -, s megrendelésekre lehet számítani a kormány részéről, abból a megfontolásból, hogy a folyamatos amerikai jelenlét a világűrben biztosítva legyen. Az amerikai gazdasági feltételek azt mutatják, hogy mindezek a feltételek hosszútávon teremthetők csak meg. Három lehetőség kínálkozik az új űrszállító rendszerre: a Nemzeti Indítórendszer (Spacelifter), egy újfajta űrrepülőgép - vagy már eleve repülőgépként emelkedne fel, s a magasabb légköri rétegekben váltana át a szokásos rakétahajtóművekre, vagy egy óriási szállítógép hátáról startolna, mint az orosz MAKS-rendszer -, vagy a jelenlegi űrrepülőgép-rendszer tovább-fejlesztett változata, a Space Shuttle II. Ez a tanulmány e harmadik változattal foglalkozik. A jelenlegi űrrepülőgép minden egyes felbocsátása - beleértve az összes járulékos költséget -, félmilliárd dollárt tesz ki, s ez az ár a jövőben tarthatatlan. Az indítórendszer mindössze 12-szer használható évente, s a készenlétben álló NASA űrhajósok kihasználtsági foka is rendkívül alacsony. Így felmerül a kérdés: miért kellene megtartani ezt a rendkívül pazarló űrszállító-rendszert? Néhány igen jelentős technológiai felfedezés történt az űrrepülőgép-rendszer az 196O-as években történt megtervezése óta. Elérkezett az ideje annak, hogy ezeket a különböző technikai újításokat és a fejlettebb technológiát képviselő más-más berendezéseket áttekintsük, s megnézzük azt, hogy ezek felhasználása vajon elérhetővé tenné-e azt a célt, amelyért eredetileg az űrsikló-rendszer megépült - a megfizethetőséget.
Változtatások az űrsikló kiépítésében
A pilótás repülések számát csökkenteni kell Ahhoz, hogy a következő generációjú űrrepülőgép-rendszer megfizethető legyen, meg kell vizsgálni azt az álláspontot, hogy azok az idők már elmúltak, amikor a pilótákat csak "fogd a kormányt és kormányozz" - feladatokra használjuk, s egyáltalán, feltétlenül szükséges-e minden esetben az emberi jelenlét. A jövő űrszállító-rendszerének a lehető legmegbízhatóbbnak kell lennie, mind a jármű, mind a hasznos teher vonatkozásában, a költségek egyébként megfizethetetlenek lennének. A pilótás repülések egy részének törlése, s az emberi jelenlét csökkentése, nagy összegű megtakarításokat eredményezhet. A Shuttle II csak akkor venne igénybe emberes felügyeletet, amikor ezt a hasznos teher igényli. A biztonság is növelhető azáltal, hogy az ilyen eseteknél is, három vagy négy űrhajós tartózkodna csak a fedélzeten, s ily módon, számukra beszerelhetők lennének a katapultülések.
Az űrrepülőgép rendszer konfigurációja A külső konfiguráció (nagy hajtóanyagtartály, plusz két gyorsítórakéta) nemigen változtatható, elkerülni a felmerülő költségeket, hiszen ha ezek a tartozékok jelentősen változnának, az egész rendszer aerodinamikáját ismételten át kellene vizsgálni, ami pluszköltséget jelent. Spoilerek és csűrő-kormányok használata csökkentheti az orbiter aerodinamikai leterhelését, emellett növelik a stabilitást, oly módon, hogy a Shuttle II fő vonalai nem változnának, vagyis a fejlettebb rendszert úgy lehetne előállítani, hogy a fejlesztési költségek bármilyen más új típusú rendszer megalkotásánál kevesebbe kerülnének.
Integrált ellenőrző- és irányítórendszer A számítógépes technológiák nagyon sokat fejlődtek az utóbbi időben, s felmerül annak a lehetősége, hogy a computereket ne csak a különböző rendszerek ellenőrzésére használják, hanem a teljes űrjármű irányítására. (Amint az orosz űrrepülőgép is képes teljesen automatikus üzemmódban működni. Persze arról sem szabad elfelejtkezni, hogy egy automatikus üzem-módban való repüléskor az emberi beavatkozás lehetősége - bármilyen hiba esetén - a nullával egyenlő, s a sorozatos repüléseknél mindenféleképpen adódik olyan helyzet, amikor közvetlen emberi beavatkozás híján a küldetés kudarcra van ítélve.) Az ellenőrző- és az irányítórendszer egyesítésével nagyon komoly eredményt lehet elérni a földi kiszolgálás költségcsökkentése terén. (Szintén nem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy a NASA-val kapcsolatban jelentkező már-már betegessé váló költségcsökkentési mánia szinte mindig a biztonsági berendezésektől és a tesztkísérletektől viszi el a pénzt, ami miatt sok-szorosan nagyobb értékű károk keletkeztek, mint amennyit sikerült "megspórolni".
Az űrrepülőgép fő hajtóműve A főhajtómű, működése során, igen intenzív ellenőrzést igényel, s ennek a felügyeletnek nemcsak magára a hajtóműre kell kiterjedni, hanem az összes hatalmas tartozékára, beleértve a külső hajtóanyagtartályt is. Egyesíteni lehetne a nagynyomású szivattyúkat, s ennek eredményeként lehetőség nyílna arra, hogy akár ötven repülést is elviseljenek, mielőtt elhasználódnának. A Rocketdyne által bemutatott legfrissebb tervek szerint, egy továbbfejlesztett hajtóművet képessé lehet tenni arra, hogy 58 óra múltán újrafelhasználható legyen, a jelenlegi 160 órával szemben.
Hibrid gyorsítórakéta-rendszer Egy, a légkörben megsemmisülő, folyékony hajtóanyagú gyorsítórakéta használata a szilárd rakéták helyett, nem kifizetődő, a bevezetés miatt felmerülő plusz költségek miatt. A technikai fejlődés jelenlegi szintjén azonban már a szilárd gyorsítófokozatok elavultnak tekinthetők, új eszközöket fejlesz-tettek ki, ezek pedig a hibrid-rakétahajtóművek. Habár a hibrid gyorsítórakéták alkalmazása szintén csökkentené az újra-felhasználható elemek számát, kevesebb környezetszennyezés történne, s a tolóerő is növekedne mintegy 15%-kal a szilárd motorokhoz képest. Ipari-gyártási tanulmányok azt mutatják, hogy a hibrid gyorsítórakéták mintegy 40%-kal kerülnének kevesebbe a jelenlegieknél. Ezen hajtómű alkalmazása elengedhetetlen a Shuttle II számára.
Külső hajtóanyagtartály A külső hajtóanyagtartály 30 millió dolláros költsége egyszerűen irracionális. A kistömegű-tartály tervezési programját át kellene gondolni, keresni lehetne olyan eljárásokat, melyek során a gyártási költség csökkenthető. Az eljövendő űrsikló számára alapkövetelmény a nagyobb indítási sűrűség, s az, hogy ne csak egyetlen szállítója legyen ennek az eszköznek. Több gyártó cég versenyeztetése a legjobb lehetőség arra, hogy csökkenjenek a gyártási költségek. A NASA-nak ki kell alakítania egy "hozd, tölts, ellenőrizd, indítsd" rendszert, a repüléseket megelőzően, a külső hajtóanyagtartályra vonatkozóan. Amennyiben egy tartály nem megy át ezen az ellenőrzési sorozaton, a gyártót meg lehet büntetni profitja elvonásával. Létfontosságú, hogy a külső hajtóanyagtartály bekerülési költsége ne haladja meg a 10 millió dollárt darabonként. Ez a változtatás elengedhetetlen, amennyiben a Shuttle II-t megfizethető rendszerként akarják megtervezni.
A repülési alrendszerek újragondolása Az alrendszereknek moduláris koncepción kell alapulniuk, cserélhetőségüket meg kell oldani. A pótberendezéseknek gyorsan cserélhetőeknek kell lenniük, s szintén moduláris felépítésűeknek. A moduláris felépítés azzal az előnnyel jár, hogy a szükséges elem cseréje mindössze néhány órára redukálódik a jelenlegi több nap helyett. Az egyes modulokat úgy kell megtervezni, hogy mind az indítóálláson, mind orbitális pályán cserélhetőek legyenek meghibásodás esetén. Egy űrrepülés során felmerülhet az igény egyes űrben lévő modulok javítására, ellenőrzésére, vagy visszahozatalára.
Elektromosenergia-termelő rendszer Hosszú élettartamú (10 000 óra), nagy áramerősséget előállítani képes folyékony üzemanyagcellákra van szükség az elektromos berendezések működtetéséhez. Olyan elektromos berendezéseket kell használni, melyek alacsony tűzveszélyességi, s magas megbízhatósági fokozatba tartoznak.
|
|
