V prvých rokoch amerického vesmírneho programu bolo hlavnou úlohou zlepšiť vlastnosti raketových a vesmírnych systémov. Rýchlo sa ukázalo, že nárast technických parametrov je spojený s výraznými ťažkosťami a mal by viesť k zvýšeniu nákladov na uvedenie na trh. Bolo navrhnuté zaujímavé riešenie tohto problému v podobe konceptu Big Dumb Booster.
Veľká hlúpa raketa
Vtedajšie projekty raketových a vesmírnych systémov sa vyznačovali vysokou technickou náročnosťou. Na získanie vyšších charakteristík boli vyvinuté a zavedené nové materiály, boli vytvorené sľubné vzorky zariadení všetkých tried, vyvinuté motory atď. To všetko viedlo k zvýšeniu nákladov na vývoj a výrobu rakiet.
Výpočty ukázali, že pri zachovaní takýchto prístupov náklady na stiahnutie nákladu zostanú prinajmenšom na rovnakej úrovni alebo dokonca začnú rásť. Na udržanie alebo zlepšenie ekonomickej výkonnosti boli potrebné radikálne nové riešenia na úrovni konceptu. Prvé štúdie v tomto smere začali na samom konci päťdesiatych rokov a čoskoro priniesli skutočné výsledky.
NASA v spolupráci s niekoľkými súkromnými leteckými spoločnosťami vypracovala niekoľko nových konceptov pre pokročilé systémy. Jeden z nich sa volal Big Dumb Booster - „Veľká hlúpa (alebo primitívna) nosná raketa“.
Podstatou tohto konceptu bolo čo najviac zjednodušiť konštrukciu nosnej rakety a jej jednotlivých komponentov. Na to bolo potrebné použiť iba dobre zvládnuté materiály a technológie, pričom sa opustil vývoj nových. Bolo tiež potrebné zjednodušiť konštrukciu samotnej rakety a jej komponentov. Súčasne bolo potrebné zvýšiť nosič a zvýšiť jeho užitočné zaťaženie.
Počiatočné odhady naznačujú, že tento prístup k návrhu a výrobe umožnil BDB dramaticky znížiť náklady na uvedenie na trh. V porovnaní s existujúcimi a sľubnými nosnými raketami „tradičného“vzhľadu boli nové modely mnohonásobne úspornejšie. Očakával sa aj rast výroby.
Posilňovač BDB sa teda mohol rýchlo postaviť a pripraviť na štart a potom odoslať na obežnú dráhu väčšiu záťaž. Príprava a spustenie by boli za primeranú cenu. To všetko sa mohlo stať dobrým podnetom pre ďalší rozvoj astronautiky, ale najskôr bolo potrebné vyvinúť a implementovať zásadne nové projekty.
Zásadné riešenia
Na vývoji koncepcie BDB sa podieľalo niekoľko vývojových organizácií raketových a vesmírnych technológií. Navrhli a v rôznej miere pripravili niekoľko projektov nosných rakiet. Navrhované vzorky sa od seba výrazne líšili svojim vzhľadom alebo vlastnosťami, ale zároveň mali niekoľko spoločných znakov.
Na zjednodušenie a zníženie nákladov na raketu bolo navrhnuté stavať nie z ľahkých zliatin, ale z prístupných a dobre zvládnutých ocelí. V prvom rade sa uvažovalo o vysokopevnostných a ťažných triedach z kategórie vysokopevných ocelí. Takéto materiály umožnili postaviť väčšie rakety s požadovanými pevnostnými parametrami a rozumnými nákladmi. Oceľové konštrukcie bolo navyše možné objednať u širokého spektra spoločností, vč. z rôznych odvetví - od letectva po stavbu lodí.
Veľká raketa s ťažkým nákladom vyžadovala výkonný pohonný systém, ale taký výrobok bol sám o sebe extrémne drahý a zložitý. Navrhlo sa vyriešiť tento problém použitím najúčinnejších druhov paliva a zmenou konštrukcie motora. Jednou z hlavných myšlienok v tejto oblasti bolo odmietnutie jednotiek turbočerpadiel - jednej z najzložitejších súčastí raketových motorov na kvapalné palivo. Vzhľadom na zvýšený tlak v nádržiach bolo plánované dodávať palivo a okysličovadlo. Už len toto riešenie prinieslo výrazné úspory nákladov.
Navrhované materiály a zliatiny zaistili výstavbu veľkých štruktúr so zodpovedajúcim potenciálom. Užitočné zaťaženie rakety Big Dumb Booster by sa dalo zvýšiť na 400-500 ton alebo viac. S nárastom veľkosti rakety sa podiel suchej hmoty na štartovacej hmotnosti znižoval, čo sľubovalo nové úspechy a dodatočné úspory.
V budúcnosti by rakety alebo ich prvky mohli byť opätovne použiteľné, čo bolo uľahčené použitím trvanlivých ocelí. Z tohto dôvodu bolo plánované ďalšie zníženie nákladov na štart.
Na získanie skutočných výsledkov však bolo potrebné dokončiť výskumné práce a potom začať experimentálny dizajn. Napriek všetkej zdanlivej jednoduchosti môžu tieto fázy trvať mnoho rokov a vyžadujú si značné finančné prostriedky. Podniky vo vesmírnom priemysle však toto riziko podstúpili a začali navrhovať sľubné „primitívne“nosné rakety.
Odvážne projekty
Prvé projekty nového druhu sa objavili v roku 1962 a hodnotili ich špecialisti z NASA. Tieto variácie BDB boli založené na spoločných myšlienkach, ale používali ich rôznymi spôsobmi. Najmä tam boli rozdiely dokonca aj vo východiskovej metóde.
Skutočným držiteľom rekordu by mohla byť raketa NEXUS vyvinutá spoločnosťou General Dynamics. Išlo o jednostupňové nosné vozidlo s výškou 122 m a maximálnym priemerom 45,7 m so stabilizátormi v rozpätí 50 m. Odhadovaná hmotnosť štartu dosiahla 21,8 tisíc ton, užitočné zaťaženie pri štarte na obežnú dráhu Zeme bolo vyššie na 900 ton. Pre ostatné obežné dráhy bola nosnosť polovičná.
Raketa NEXUS mala vypustiť náklad na obežnú dráhu a potom pristáť v oceánoch pomocou padákov a pristávacích motorov na tuhé palivo. Po službe by taký BDB mohol vykonať nový let.
V tom istom roku sa objavil projekt Sea Dragon od spoločnosti Aerojet. Navrhol superťažkú raketu na nosenie na mori a nevyžadoval žiadne samostatné štartovacie zariadenia. Okrem toho sa plánovalo zapojenie lodiarskych podnikov do výroby takýchto rakiet, ktoré majú potrebné - nie najkomplikovanejšie - technológie na montáž kovových konštrukcií.
„Sea Dragon“bol postavený podľa dvojstupňovej schémy so zjednodušenými raketovými motormi na oboch. Dĺžka rakety dosiahla 150 m, priemer - 23 m. Hmotnosť - cca. 10 tisíc ton, užitočné zaťaženie - 550 ton pre LEO. V prvej fáze bol poskytnutý petrolejovo-kyslíkový motor s ťahom 36 miliónov kgf. Namiesto komplexu pozemného štartu bol navrhnutý kompaktnejší systém. Bol vyrobený vo forme veľkej balastnej nádrže s potrebnými zariadeniami pripevnenými k spodnej časti prvého stupňa.
Ako konštruktéri vymysleli, raketu Sea Dragon mala vyrobiť lodenica z bežných „lodných“materiálov. Potom by sa mal výrobok v horizontálnej polohe pomocou remorkéra odtiahnuť na miesto štartu. Štartovací systém zabezpečoval presun rakety z horizontálnej do vertikálnej polohy s ponorom zhruba do polovice trupu. Potom Drak mohol naštartovať motory a vzlietnuť. Návrat schodov sa uskutočnil pomocou padákov s pristátím na vodu.
Lacné, ale drahé
O projekty superťažkých nosných rakiet Big Dumb Booster bol v kontexte ďalšieho vývoja astronautiky veľký záujem. Ich implementácia bola však spojená s radom charakteristických ťažkostí, bez ktorých prekonania nebolo možné dosiahnuť požadované výsledky. Triezve hodnotenie technických návrhov a projektov viedlo k uzavretiu celého smeru.
Ďalší vývoj navrhovaných projektov od spoločností Aeroget, General Dynamics a ďalších spoločností bol veľmi náročnou úlohou. Na vytvorenie „lacnej“rakety boli potrebné veľké výdavky na vývoj projektu a prispôsobenie existujúcich technológií pre vesmírne aplikácie. Výsledné rakety v dohľadnej dobe zároveň neboli zaujímavé: akékoľvek užitočné zaťaženie stoviek ton jednoducho chýbalo a v nasledujúcich rokoch sa neočakávalo.
NASA považovala za nevhodné strácať čas, peniaze a úsilie na projektoch bez skutočného prospechu. V polovici šesťdesiatych rokov sa všetky práce na téme BDB zastavili. Niektorí z účastníkov týchto prác sa pokúsili prerobiť projekty na iné úlohy, ale v tomto prípade nedostali pokračovanie. Na radosť daňových poplatníkov sa práce na BDB čoskoro zastavili a na pochybný program sa minulo málo peňazí.
Ako ukázal ďalší vývoj americkej astronautiky, ťažké a superťažké nosné rakety síce našli využitie, ale systémy s nosnosťou stovky ton boli nadbytočné, rovnako ako príliš zložité a drahé - napriek pôvodným plánom. Vývoj astronautiky pokračoval bez „veľkej primitívnej rakety“- a ukázal požadované výsledky.
