Big Dumb Booster: un cohete simple pero complejo para la NASA
Esquema del vehículo de lanzamiento NESUX de General Dynamics. A la izquierda para comparar: un verdadero cohete Atlas
En los primeros años del programa espacial estadounidense, la tarea principal era mejorar las características de los sistemas espaciales y de cohetes. Rápidamente se hizo evidente que el aumento en los parámetros técnicos estaba asociado con dificultades significativas y debería conducir a un aumento en el costo de los lanzamientos. Se propuso una solución interesante a este problema como un concepto Big Dumb Booster.
"Gran cohete estúpido"
Los proyectos de sistemas de cohetes espaciales de esa época eran de alta complejidad técnica. Para obtener mejores características, se desarrollaron e introdujeron nuevos materiales, se crearon modelos prometedores de equipos de todas las clases, se desarrollaron motores, etc. Todo esto condujo a un aumento en el costo del desarrollo y producción de misiles.
Los cálculos mostraron que, mientras se mantienen dichos enfoques, el costo de la retirada de carga se mantendrá al menos al mismo nivel o incluso comenzará a crecer. Para mantener o mejorar el desempeño económico, se requerían soluciones radicalmente nuevas a nivel de concepto. Los primeros estudios en esta dirección comenzaron a finales de los años cincuenta y pronto arrojaron resultados reales.
La NASA, en colaboración con varias compañías aeroespaciales privadas, ha estado desarrollando varios conceptos nuevos para sistemas prometedores. Uno de ellos se llamaba Big Dumb Booster - "Gran refuerzo estúpido (o primitivo)".
Un complejo de lanzamiento "simple" para un cohete NEXUS "barato"
La esencia de este concepto era simplificar el diseño del vehículo de lanzamiento y sus componentes individuales. Para esto, solo se deben utilizar materiales y tecnologías bien desarrollados, abandonando el desarrollo de otros nuevos. También se requería simplificar el diseño del cohete y sus componentes. Al mismo tiempo, era necesario aumentar el transportista, aumentando su carga útil.
Según las primeras estimaciones, este enfoque de diseño y producción permitió a BDB proporcionar una fuerte reducción en el costo de los lanzamientos. En comparación con los vehículos de lanzamiento existentes y prometedores del aspecto "tradicional", los nuevos modelos eran mucho más económicos. También se esperaba un aumento en las tasas de producción.
De esta manera, el refuerzo de BDB podría construirse rápidamente y prepararse para el lanzamiento, y luego enviar una carga más grande a la órbita. La preparación y el lanzamiento tendrían un costo razonable. Todo esto podría ser un buen incentivo para un mayor desarrollo de la astronáutica, pero primero era necesario desarrollar e implementar proyectos fundamentalmente nuevos.
Decisiones principales
En el desarrollo del concepto BDB, participaron varias organizaciones involucradas en el desarrollo de tecnología espacial y espacial. Propusieron y pusieron en diversos grados de preparación una serie de proyectos de vehículos de lanzamiento. Las muestras propuestas diferían significativamente entre sí en su apariencia o características, pero al mismo tiempo tenían una serie de características comunes.
Para simplificar y reducir el costo del cohete, se propuso construir no a partir de aleaciones ligeras, sino a partir de aceros accesibles y bien desarrollados. En primer lugar, se consideraron las calidades de alta resistencia y viscosas de la categoría de aceros de maraging. Dichos materiales permitieron construir misiles más grandes con los parámetros de resistencia requeridos y un costo razonable. Además, las estructuras de acero se pueden pedir a una amplia gama de empresas, incluidas de diferentes industrias - de aviación a la construcción naval.
Diagrama del cohete Aerojet Sea Dragon
Un misil grande con una carga pesada necesitaba un poderoso sistema de propulsión, pero ese producto en sí mismo era extremadamente costoso y complejo. Se propuso resolver este problema debido a los tipos de combustible más eficientes, así como cambiando el diseño del motor. Una de las ideas principales en esta área fue el rechazo de las unidades de turbobomba, uno de los componentes más complejos de los motores de cohetes. Se planeó suministrar combustible y un agente oxidante debido al aumento de la presión en los tanques. Esta solución por sí sola proporcionó una notable reducción en el costo.
Los materiales y aleaciones propuestos aseguraron la construcción de grandes estructuras con el potencial correspondiente. La carga útil de un misil Big Dumb Booster podría llevarse a un nivel de 400-500 toneladas o más. Con el aumento en el tamaño del cohete, la proporción de peso seco en el peso inicial disminuyó, lo que prometió nuevos éxitos y ahorros adicionales.
En el futuro, los misiles o sus elementos podrían volverse reutilizables, lo que fue facilitado por el uso de aceros duraderos. Debido a esto, se planeó obtener una reducción adicional en el costo de lanzamiento.
Sin embargo, para obtener resultados reales, era necesario completar el trabajo de investigación y luego lanzar el trabajo de diseño experimental. Con toda la aparente simplicidad, estas etapas podrían extenderse durante muchos años y requerir una financiación sustancial. Sin embargo, las empresas de la industria espacial asumieron este riesgo y comenzaron a diseñar prometedores vehículos de lanzamiento "primitivos".
Proyectos audaces
Los primeros proyectos de un nuevo tipo aparecieron en 1962 y fueron evaluados por expertos de la NASA. Estas variantes de BDB se basaron en ideas comunes, pero las usaron de manera diferente. En particular, hubo diferencias incluso en el método de partida.
Disposición del cohete Sea Dragon
Un verdadero récord podría ser el cohete NEXUS desarrollado por General Dynamics. Era un vehículo de lanzamiento de una etapa con una altura de 122 my un diámetro máximo de 45,7 m con estabilizadores de un alcance de 50 m. El peso de lanzamiento estimado alcanzó 21,8 mil toneladas, la carga útil para alcanzar la órbita terrestre baja - hasta 900 toneladas. Para otras órbitas, la capacidad de carga era la mitad
Se suponía que el cohete NEXUS debía poner la carga en órbita, y luego aterrizar en los océanos usando paracaídas y motores de aterrizaje de propulsión sólida. Después del servicio, tal BDB podría realizar un nuevo vuelo.
En el mismo año, apareció el proyecto Sea Dragon de Aerojet. Le ofreció un vehículo de lanzamiento súper pesado para un lanzamiento en el mar, y ella no necesitaba ninguna instalación de lanzamiento por separado. Además, se planeó involucrar a las empresas de construcción naval en la producción de tales misiles que poseen las tecnologías necesarias, no las más complicadas, para ensamblar estructuras metálicas.
El Sea Dragon fue construido en un esquema de dos etapas con motores de cohete propulsor líquido simplificado en ambos. La longitud del cohete alcanzó 150 m, diámetro - 23 m. Masa - aprox. 10 mil toneladas, carga útil: 550 toneladas para DOE. En la primera etapa, se proporcionó un motor de queroseno-oxígeno con un empuje de 36 millones de kgf. En lugar de un complejo de lanzamiento en tierra, se propuso un sistema más compacto. Fue hecho en forma de un tanque de lastre de gran tamaño con los dispositivos necesarios unidos al fondo de la primera etapa.
El proceso de prelanzamiento para el tipo Sea Dragon de BDB
Tal como lo concibieron los diseñadores, el cohete Sea Dragon debía ser fabricado por un astillero con los materiales habituales de "barco". Luego, utilizando un remolcador, el producto en posición horizontal debe ser remolcado al sitio de lanzamiento. El sistema de lanzamiento proporcionó el cohete de horizontal a vertical con un tiro de aproximadamente la mitad del cuerpo. Entonces el "Dragón" podría encender los motores y despegar. El regreso de los pasos se realizó utilizando paracaídas con aterrizaje en el agua.
Barato pero caro
Los proyectos de vehículos de lanzamiento superpesados Big Dumb Booster fueron de gran interés en el contexto del desarrollo posterior de la exploración espacial. Sin embargo, su implementación se asoció con una serie de dificultades características, sin superar las cuales era imposible obtener los resultados deseados. Una evaluación sobria de propuestas y proyectos técnicos condujo al cierre de toda la dirección.
La elaboración adicional de los proyectos propuestos por Aeroget, General Dynamics y otras compañías fue una tarea muy difícil. Crear un cohete "barato" requería mucho dinero para desarrollar proyectos y adaptar las tecnologías existentes para aplicaciones espaciales. Al mismo tiempo, los misiles resultantes en el futuro previsible no eran de ningún interés: simplemente no había una carga útil de cientos de toneladas y no se esperaba en los próximos años.
La NASA consideró inapropiado gastar tiempo, dinero y esfuerzo en proyectos sin un beneficio real. A mediados de los años sesenta, todo el trabajo sobre el tema de BDB había cesado. Algunos de los participantes en estos trabajos intentaron rehacer proyectos para otras tareas, pero incluso en este caso no recibieron una continuación. Para deleite de los contribuyentes, el trabajo en el BDB cesó en las primeras etapas y no gastó mucho dinero en el dudoso programa.
Como lo demostró el desarrollo posterior del programa espacial estadounidense, los vehículos de lanzamiento pesados y superpesados sí encontraron aplicación, pero los sistemas con una capacidad de carga de cientos de toneladas eran redundantes, así como demasiado complejos y costosos, a pesar de los planes iniciales. El desarrollo de la astronáutica continuó sin el "Gran cohete primitivo" y mostró los resultados deseados.
- Ryabov Kirill
- NASA, Wikimedia Commons
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