Ameerika kosmoseprogrammi algusaastatel oli peamine ülesanne parandada raketi- ja kosmosesüsteemide omadusi. Kiiresti sai selgeks, et tehniliste parameetrite suurenemine on seotud oluliste raskustega ja peaks tooma kaasa stardikulu. Sellele probleemile pakuti välja huvitav lahendus Big Dumb Booster kontseptsiooni näol.
Suur loll rakett
Tolleaegseid raketi- ja kosmosesüsteemide projekte eristas suur tehniline keerukus. Kõrgemate omaduste saamiseks töötati välja ja tutvustati uusi materjale, loodi paljutõotavaid kõigi klasside seadmete näidiseid, töötati välja mootoreid jne. Kõik see tõi kaasa raketi väljatöötamise ja tootmise kulude kasvu.
Arvutused näitasid, et selliseid lähenemisviise säilitades jäävad kauba väljavõtmise kulud vähemalt samale tasemele või hakkavad kasvama. Majandustulemuste säilitamiseks või parandamiseks oli vaja radikaalselt uusi lahendusi kontseptsiooni tasandil. Esimesed uuringud selles suunas algasid viiekümnendate lõpus ja andsid peagi tõelisi tulemusi.
NASA on koostöös mitmete eralennundusettevõtetega välja töötanud mitmeid uusi kontseptsioone täiustatud süsteemide jaoks. Üks neist kandis nime Big Dumb Booster - "Suur loll (või primitiivne) kanderakett."
Selle kontseptsiooni olemus seisnes kanderaketi ja selle üksikute komponentide konstruktsiooni võimalikult lihtsustamises. Selleks oli vaja kasutada ainult hästi omandatud materjale ja tehnoloogiaid, loobudes uute väljatöötamisest. Samuti oli vaja lihtsustada raketi enda ja selle komponentide konstruktsiooni. Samal ajal oli vaja vedajat suurendada, suurendades selle kasulikku koormust.
Esialgsed hinnangud viitavad sellele, et see disaini- ja tootmismeetod on võimaldanud BDB -l vähendada turuletoomise kulusid dramaatiliselt. Võrreldes olemasolevate ja paljutõotavate "traditsioonilise" välimusega kanderakettidega olid uued mudelid kordades ökonoomsemad. Samuti oli oodata tootmise kasvu.
Seega saaks BDB võimendi kiiresti üles ehitada ja stardiks valmistuda ning seejärel suurema koormuse orbiidile saata. Ettevalmistus ja käivitamine oleks olnud mõistliku hinnaga. Kõik see võib saada heaks stiimuliks astronautika edasiarendamiseks, kuid esmalt oli vaja välja töötada ja ellu viia põhimõtteliselt uued projektid.
Põhilised lahendused
Mitmed raketi- ja kosmosetehnoloogia arendusorganisatsioonid osalesid BDB kontseptsiooni väljatöötamisel. Nad on välja pakkunud ja viinud erineval valmisolekul mitmeid kanderakettide projekte. Kavandatud proovid erinesid üksteisest märgatavalt oma välimuse või omaduste poolest, kuid samal ajal oli neil mitmeid ühiseid jooni.
Raketi kulude lihtsustamiseks ja maksumuse vähendamiseks tehti ettepanek ehitada mitte kergetest sulamitest, vaid ligipääsetavatest ja hästi omandatud terasest. Esiteks kaaluti martensiooniteraste kategooriast kõrge tugevuse ja elastsuse klassi. Sellised materjalid võimaldasid ehitada suuremaid nõutavate tugevusparameetrite ja mõistliku hinnaga rakette. Lisaks sai teraskonstruktsioone tellida väga erinevatelt ettevõtetelt, sh. erinevatest tööstusharudest - lennundusest laevaehituseni.
Suur suure koormusega rakett nõudis võimsat tõukejõusüsteemi, kuid selline toode ise oli äärmiselt kallis ja keeruline. Selle probleemi lahendamiseks tehti ettepanek kasutada kõige tõhusamaid kütuseliike, samuti muuta mootori konstruktsiooni. Selle valdkonna üks peamisi ideid oli turbopumpade - vedela raketikütusega raketimootorite ühe keerulisema komponendi - tagasilükkamine. Kütuse ja oksüdeerijaga varustamine oli plaanis suurenenud rõhu tõttu paakides. Ainuüksi see lahendus aitas märkimisväärselt kokku hoida.
Kavandatud materjalid ja sulamid tagasid vastava potentsiaaliga suurte konstruktsioonide ehitamise. Raketi Big Dumb Booster kandevõimet võib suurendada 400–500 tonnini või rohkem. Raketi suuruse suurenemisega vähenes kuiva massi osakaal stardimassist, mis tõotas uusi õnnestumisi ja täiendavat kokkuhoidu.
Tulevikus võiks raketid või nende elemendid muuta korduvkasutatavaks, millele aitas kaasa vastupidavate teraste kasutamine. Seetõttu oli kavas saada stardikulusid täiendavalt alla.
Reaalsete tulemuste saamiseks oli aga vaja läbi viia uurimistöö ja seejärel käivitada eksperimentaalne disain. Näilise lihtsuse tõttu võivad need etapid kesta aastaid ja nõuda märkimisväärseid rahalisi vahendeid. Sellest hoolimata võtsid kosmosetööstuse ettevõtted selle riski ja hakkasid kavandama paljutõotavaid "primitiivseid" kanderakette.
Julged projektid
Esimesed uut tüüpi projektid ilmusid 1962. aastal ja neid hindasid NASA spetsialistid. Need BDB variatsioonid põhinesid ühistel ideedel, kuid kasutasid neid erineval viisil. Eelkõige oli erinevusi isegi stardimeetodis.
Tegelik rekordiomanik võiks olla General Dynamics'i väljatöötatud rakett NEXUS. Tegemist oli üheastmelise kanderaketiga, mille kõrgus oli 122 m ja maksimaalne läbimõõt 45,7 m, stabilisaatoritega 50 m ulatuses. Hinnanguline stardimass ulatus 21,8 tuhande tonnini, madalal pinnal orbiidile laskmise kasulik koormus 900 tonnini. Muude orbiitide kandevõime oli poole väiksem.
Rakett NEXUS pidi laskma koorma orbiidile ja seejärel maanduma langevarjude ja tahkekütuse maandumismootorite abil ookeanidesse. Pärast teenindust saaks selline BDB sooritada uue lennu.
Samal aastal ilmus Aerojeti ettevõtte projekt Sea Dragon. Ta pakkus välja üliraske mererakettide kanderaketi ja see ei vajanud eraldi stardirajatisi. Lisaks plaaniti selliste rakettide tootmisse kaasata laevaehitusettevõtteid, kellel on metallkonstruktsioonide kokkupanekuks vajalikud - mitte kõige keerulisemad - tehnoloogiad.
"Sea Dragon" ehitati kaheastmelise skeemi järgi, kus mõlemal olid lihtsustatud raketimootorid. Raketi pikkus ulatus 150 m, läbimõõt - 23 m. Kaal - umbes. 10 tuhat tonni, kasulik koormus - 550 tonni LEO jaoks. Esimeses etapis oli ette nähtud petrooleumi-hapniku mootor, mille tõukejõud oli 36 miljonit kgf. Maapealse stardikompleksi asemel pakuti välja kompaktsem süsteem. See tehti suure liiteseadise paagi kujul, mille esimese astme põhja külge olid kinnitatud vajalikud seadmed.
Disainerite ettekujutuse kohaselt pidi raketi Sea Dragon valmistama laevatehas tavalistest "laeva" materjalidest. Seejärel tuleks puksiiri abil vedada horisontaalasendis olev toode stardikohta. Stardisüsteem nägi ette raketi üleviimise horisontaaltasandist vertikaalsesse asendisse, mille süvis oli umbes pool kerest. Siis sai draakon mootorid käivitada ja õhku tõusta. Astmete tagastamine viidi läbi langevarjude abil, maandudes vee peale.
Odav, kuid kallis
Ülikergete kanderakettide Big Dumb Booster projektid pakkusid astronautika edasiarendamise kontekstis suurt huvi. Nende rakendamine oli aga seotud mitmete iseloomulike raskustega, millest üle saamata oli võimatu soovitud tulemusi saavutada. Tehniliste ettepanekute ja projektide kaine hindamine viis kogu suuna sulgemiseni.
Aerogetilt, General Dynamicsilt ja teistelt ettevõtetelt välja pakutud projektide edasiarendamine oli väga raske ülesanne. "Odava" raketi loomiseks oli vaja suuri kulutusi projekti arendamiseks ja olemasolevate tehnoloogiate kohandamiseks kosmoserakenduste jaoks. Samas ei pakkunud lähitulevikus tekkinud raketid huvi: igasugune sadade tonnide kandevõime lihtsalt puudus ja seda ei oodatud lähiaastatel.
NASA pidas kohatuks raisata aega, raha ja jõupingutusi projektidele, mis ei tooda tegelikku kasu. Kuuekümnendate keskpaigaks oli kogu töö BDB teemal lõpetatud. Mõned nendes töödes osalejad üritasid projekte teiste ülesannete jaoks ümber teha, kuid sel juhul ei saanud nad jätkamist. Maksumaksjate rõõmuks peatus töö BDB -ga varakult ja kahtlase programmi jaoks kulus vähe raha.
Nagu näitas Ameerika astronautika edasiarendus, leidsid rasked ja ülirasked kanderaketid küll kasutamist, kuid süsteemid, mille kandevõime oli sadu tonne, olid üleliigsed, samuti liiga keerulised ja kallid - hoolimata esialgsetest plaanidest. Astronautika arendamine jätkus ilma "suure primitiivse raketita" - ja näitas soovitud tulemusi.
