Niewykorzystany potencjał programu Gemini-załogowa misja księżycowa (lata 60)


Wszystkie dane techniczne na podstawie: „By Gemini to the Moon” na Encyclopedia Astronautica

kkk

Oglądając programy popularnonaukowe poświęcone historii astronautyki łatwo ulec złudzeniu, że powstały już wszystkie możliwe i opowiadziały kompletną historię podboju przez człowieka przestrzseni kosmicznej. Tymczasem ku wielkiej radości jest to zaledwie czubek góry lodowej. Najczęściej dowiadujemy się o rezutlatach danego programu. O tym co zbudowano i co konkretnie poleciało. Rzadko kiedy mówi się o tym, że efekt końcowy w wypadku astronautyki ZAWSZE jest rezultatem kompromisu. Po jednej stronie stoi potencjał i idea danego rozwiązania a po drugiej cała reszta -polityka oraz środki finansowe.Te ostatnie powodują, że rezultat niemal każdego rozpoczętego programu różnił się od woli konstruktorów przedstawiających swoją wizję… a wizji było sporo.

Odważne wprowadzenie

Pozwolę sobię zaryzykować stwierdzenie, że program Gemini miał największy potencjał rozwojowy ze wszystkich programów załogowych lotów kosmicznych zrealizowanych przez NASA… w historii! Zdaję sobie sprawę, że spora część osób od razu opowie się za którąś z bardziej znanych konstrukcji jednak istnieją przesłanki żeby może nie tyle wybronić moje stanowisko co nadać mu prawo zaistnienia jako jednej ze stron. Nie gorszą ani nie lepszą, ale… szybszą, tańszą, bardziej uniwersalną i mniej skomplikowaną niż znany wszystkim program Apollo z elementami składającymi się na księżycowy kompleks ekspedycyjny. Potencjał i bolączki trapiące program wahadłowców przedstawiłem we wcześniejszym tekście. W jednym zdaniu dodam, że pomimo niesamowitości przedsięwzięcia nie można przeoczyć faktu, że nie zdecydowano się na kontynuowanie koncepcji dużego skrzydlatego orbitera (projektowany Dream Chaser ma zupełnie inne przeznaczenie, więc świadomie go pominąłem).

Małe, ale też może

Jedną z wielu roli jakie projektowano dla sprzętu opartego na architekturze programu Gemini była jego konkurencja z projektowanym i planowanym programem Apollo! Ogólna koncepcja Gemini jest szeroko znana i opisana w internecie dlatego nie ma potrzeby wprowadzać w temat. Ważne jest, że miał on przetestować wykonalność wszystkich manewrów orbitalnych i operacji kosmicznych, które miały być przeprowadzone w trakcie programu Apollo. Pełnił wobec niego zatem rolę służebną. W trwania i planowania programu Gemini zaczęto się zastanawiać czy nie może on stanowić konkurencji dla CSM Apollo. W trakcie przeprowadzonych misji konstrukcja dała się polubić i zauważono jej potencjał. Zaletami było to, że była mniejsza i lżejsza od CM Apollo (dla naukowców bo załoga nie miała powodu by się cieszyć z ciasnoty jaką charakteryzował się statek Gemini). Oznaczało to, że bezpośredni lot na Księżyc mógłby się odbyć za pomocą pojedyńczego startu rakiety lub alternatywnie dwóch jednak mniejszych i tańszych konstrukcji niż ekstremalnie drogi Saturn V. Rozważano użycie rakiety Tytan 3C. W czasie planowania próbowano wpasować Gemini w różne role tak, żeby pomysł był najbardziej atrakcyjny dla NASA (przypominam, że sama NASA nie opracowywała sprzętu tylko zlecała to podwykonawcom). W wyniku tych studiów opracowano kilka pomysłów.

Wiecie państwo, możliwości jest wiele…

Lot dookoła Księżyca, lądowanie na Księżycu jako alternatywa dla Apollo oraz użycie statku Gemini jako jednostki ratunkowej dla CSM Apollo, gdyby ten uległ awarii na orbicie Srebrnego Globu (po części była to odpowiedź na pożar Apolla 1).

Plan przelotu dookoła Księżyca był jednym z najwcześniejszych i sięgął roku 1961. Gdyby plan został przeprowadzony misja odbyłaby się w 1965 roku. Zakładano osadzenie Gemini wraz z dołączonym stopniem Centaur na szycie rakiety Tytan II. Kapsuła byłaby cięższa o 270 kg w stosunku do wersji orbitalnej. Spowodowane to miało być większą wagą osłony termicznej, która musiała znieść powrót do atmosfery z prędkością 11km/s zamiast mniejszej, gdy deorbitacja przebiega z niskiej orbity ziemskiej. Drugą rzeczą, która dociążyła całość był zapasowy moduł nawigacji. “Pociągnięcie” programu tak, żeby po wykonaniu podstawowych lotów mógł wykonać misję księżycową spowodowałoby stosunkowo niewielkie zwiększenie kosztu z 356 mln do 410 mln dolarów. Chcąc dostać to zlecenie konstruktorzy po jakimś czasie obcieli dodatkowy koszt do niecałych 10 mln dolarów! Pomimo okazyjnej ceny, nimalże promocji NASA odrzuciła pomysł.

Jak nie drzwiami to oknem

W tym samym roku w którym odrzucono ideę przelotu dookoła Księżyca (a żeby być bardziej precyzyjnym miesiąc po jego anulowaniu), przedstawiono inny pomysł. Lądowanie statkiem Gemini na jego powierzchni. Zaproponowano ponownie atrakcyjną cenę wynoszącą 5% kosztów programu Apollo. Obcięcie ceny uzyskano przez minimalizm techniczny obejmujący mały otwarty (niehermetyzowany) lądownik. Całkowita masa całego zestpołu wyniosłaby… tylko 13 ton! W 1961 roku wystrzeliwując zaplanowane Gemini dla wykonania rozkładu lotów co 45 dni lot księżycowy odbyłby się w 1965 roku.

Otwarty lądownik- niezłe widoki na okolicę. (astronautix.com)

Otwarty lądownik- niezłe widoki na okolicę. (astronautix.com)

W całości czy osobno

Dzisiaj wydaje nam się, że lądowanie na powierzchni Księżyca lądownikiem jest najnormalniejszą rzeczą pod słońcem. Nie zawsze tak jednak było i nigdy nie było to oczywiste. Z perspektywy pół wieku i rutynowych manewrów dokowania różnych pojazdów do ISS zapominamy, że manewr spotkania i dokowania na orbicie jest niezwykle skomplikowaną operacją. W dodatku kilkadziesiąt lat temu były to pierwsze doświadczenia na tym polu. Z drugiej strony bardziej bezpieczne uważane było lądowanie całego statku na powierzchni. Wczesne pomysły oparte o oddzielny lądownik uważane były za niepraktyczne, niebezpieczne i wymagające nawet przez teoretyków…do czasu. Niektóre osoby w zespole opracowującym plan lotu uznały separacje pojazdu dowożącego kosmonautów na orbitę Księżyca i zabierającego ich spowroten do domu za najbardziej logiczne rozwiązanie. Pozwoliłoby to na zaprojektowanie każdego pojazdu pod kątem stawianych mu wymagań. Statek kosmiczny do lotu w przestrzeni a lądownik jako wyspecjalizowane urządzenie do przeprowadzenia operacji lądowania. To pozwoliłoby na uniknięcie wielu problemów, które pojawiały się w jednym statku służącym do wszyskiego.

forsowane pierwotnie lądowanie całości statku. (copyright: Jeff Bateman)

Forsowane pierwotnie lądowanie całości statku. (copyright: Jeff Bateman)

Martin Chamberlin z grupy planującej lot był największym orędownikiem rozwiązania opartego o pojazd Gemini. Niestety NASA twardo odmawiała zaakceptoania wysuwanych przez niego propozycji. Ostatecznie podpisany plan na temat wykorzystania programu Gemini nie uwzględniał tych ambitnych pomysłów i zawierał elementy, które znamy z historii.

(nie)ogólnikowe podsumowanie

Czy forsowanie Apolla było dobrym posunięciem kierownictwa NASA może być przedmiotem emocjonującej dyskusji. Osobiście nie jestem obiektywny będąc fanem studiów nad wykorzystaniem programu Gemini. Oprócz Księżyca na jego podstawie miano opracować też pierwszą stację orbitalną USA- MOL. Były projekty nadania powracającej kapsule skrzydła w kilku wariantach co skutkowałoby wygodnym i precyzyjnym lądowaniem. W kwestii Apolla na niekorzyść przemawia skomplikowanie statku, jego cena oraz sama historia. Po zakończeniu programu Księżycowego CSM Apollo posłużył tylko do trzech lotów w roli kosmicznej taksówki i jednej misji ASTP. Czy tak powinien wyglądać los statku, który kosztował majątek i pożarł swoimi kosztami kilka równoległych obiecujących programów kosmicznych?  

g31_032G09Sf

Widok do przodu- jak w kosmicznym myśliwcu. (NASA)

 

Najnowszy AstroNautilus już dostępny!

2013-01-18_195004

Polska została członkiem Europejskiej Agencji Kosmicznej w związku z czym każdy Polak może już z dumą mówić „a u nas w ESA…”. Rynek marketingowy niestety nie zdążył z tym faktem, gdyż nigdzie nie mogę kupić gadżetów z tym faktem związanych. Ani naklejek, ani koszulek. Na powyższe wydarzenie zareagował za to Astronautilus i w tym numerze duża część poświęcona jest naszej akcesji. Na chwilę obecną są to jedyne opublikowane tak dokładne informacje na ten temat w Polsce, więc ten numer jest szczególny.

Gdy okolice Ziemi się Wam znudzą przejdziecie gładko do artykułu mojego autorstwa na temat impulsowego napędu jądrowego. Podstawy tej koncepcji zostały opracowane przez Polaka Stanisława Ulama, więc mamy polski ślad. Po co tworzyć skomplikowane silniki, posadźmy statek na bombie jądrowej! Jest to bardzo mało znana koncepcja z której wykorzystaniem w kulturze popularnej zetkąłem się w jednym odcinku Star Treka z serii TOS oraz w grze Sid Meier`s Alpha Centauri. Szczegóły w najnowszym AstroNautilusie!

2012 rok- subiektywny wybór najważniejszego wydarzenia

źródło: NASA

źródło: NASA

Koniec roku jest zazwyczaj momentem w którym  podsumowuje się różne wydarzenia. Miniony rok w polityce, w sporcie, w ekonomii. Z pośród różnych dziedzin jedna jest ciekawa. Miniony rok w astronautyce.

W większości wypadków łatwo spotkać się z wyliczaniem kolejnych wydarzeń od stycznia do grudnia. W tym wypadku chciałbym podjąć się zadania z góry skazanego na niepowodzenie. Całe szczęście pojęcie „subiektywnie”  przychodzi na pomoc i daje szanse na zaistnienie poglądu. Dotyczy on wyboru najważniejszego wydarzenia astronautycznego w 2012 roku- subiektywnego oczywiście.

Z pośród wielkiej konkurencji ciekawych epizodów zaryzykuję poglądem, że wydarzeniem roku 2012 w astronautyce były misje firmy Space X C2/C3 oraz CRS 1.  Dały one nam rzeczywisty przedsmak tego jak będzie wyglądać obsługa misji orbitalnych w nowej komercyjnej rzeczywistości. Dla mediów jest to mniej spektakularne wydarzenie niż lądowanie MSL na Marsie jednak długofalowo to właśnie misje komercyjne zmienią znany nam obraz eksploracji przestrzeni kosmicznej (w sektorze nienaukowym).

Jesteśmy świadkami drugiego wyściku kosmicznego!

Pierwszy wyścig kosmiczny z okresu zimnej wojny był bardzo widowiskowy gdyż cel był jeden i zrozumiały dla wyobraźni  kogoś nieprzygotowanego w temacie. Niewiele osób zdaje sobie sprawę, że od kilku lat rozgrywają się wydarzenia, które zmienią warunki korzystania z dostępu do przestrzeni kosmicznej.

Za dwadzieścia lat wizualizacje z misji kosmicznych oglądane na odpowiedniku przyszłego You Tuba będą pokazywać symulacje misji wykonywanych przez pojazdy na których korpusie zamiast spodziewanej flagi będzie widniał logotyp firmy, która jest jego właścicielem lub operatorem. Start rakiety która zrywając się ze stanowiska startowego prezentuje przed rejestratorem namalowane na sobie litery UNITED STATES lub USA będą historią.Cheung-Saturn-V-1

Misje C2/C3 oraz CRS 1 są pierwszymi pełnoprawnymi misjami przeprowadzonymi przez prywatną firmę i dają nam przedsmak tego typu wydarzeń. Wkrótce będą dochodziły do tego przedsięwzięcia (w realnych lotach i z realnym sprzętem bo formalnie już są) inne firmy jednak to SpaceX była pierwsza. My właśnie jesteśmy świadkami czegoś nowego co dla następnego pokolenia będzie stanowiło niezauważalny chleb powszedni.

Nowość w zakresie lądowania

Nie mniej istotną rzeczą od dwóch lotów Dragona do ISS jest potencjał tych pojazdów, który może być uniwersalny i stanowić komercyjny odpowiednik wszechstronnego Sojuza. Wersja załogowa pojazdu w postaci Dragon Rider najprawdopodobniej zrewolucjonizuje i wprowadzi nową jakość w temacie lądowania i przyziemienia. Do chwili obecnej mieliśmy dwa standardy. Kapsuła i lądowanie na spadochronach w przybliżonym rejonie o wielokilometrowym obszarze, bądź skrzydlate orbitery na bazie kadłuba nośnego z precyzyjnym lądowaniem horyzontalnym na pasie startowym.

Pierwsze rozwiązanie jest reprezentatywne dla rosyjskich Sojuzów drugie dla emerytowanego programu STS oraz tajemniczego X-37. Jest komfortowe w stosowaniu ale niestety również skomplikowane. Kwestia może być dyskusyjna jednak wystarczy spojrzeć na trend projektowanych pojazdów kosmicznych. Z jakiegoś powodu odchodzi się od orbiterów. Załogowym wyjątkiem będzie Dream Chaser.

Rozwiązanie w postaci kapsuły lądującej na spadochronach jest znane i stosowane od początków istnienia astronautyki załogowej. Jest ono prostsze, tańsze ale również niepozbawione wad. Space X postanowił znaleźć złoty środek i wybrać to co najlepsze z obydwu opcji.

Czy to jeszcze kapsuła?   

Po udanym wejściu w atmosferę na pewnej wysokości Dragon Rider zamiast spodziewanego wypuszczenia spadochronów uruchomi silniki rakietowe. Kapsuła w ten sposób zostanie lądownikiem który w sposób kontrolowany przyziemi do powierzchni. Przed końcową fazą lotu rozłożone zostaną amortyzowane wsporniki które uczynią lądowanie w miarę komfortowym. Czegoś takiego jeszcze nie było!

Tam gdzie nie dotarł jeszcze żaden człowiek!

Lądowanie w gęstej atmosferze Ziemi plus jej spora grawitacja nie jest łatwe. Dlatego też jeżeli to się uda okaże się nagle, że mamy wyrafinowany lądownik który bez problemu poradzi sobie z lądowaniem na innych mniej wymagających ciałach niebieskich. W ten sposób pojawiła się koncepcja Red Dragon. Wysłania lądownika Dragon na Marsa. Kapsuła została zaprojektowana tak żeby można było wykonywać misje poza orbitą ziemską więc technicznie nie ma przeciwwskazań do wysłania jej dalej. Wstępne koncepcje przewidują możliwość dostarczenia na powierzchnię czerwonej planety 1 tony ładunku przy lądowaniu bez spadochronów a tylko za pomocą rewolucyjnego systemu rakietowego lądowania.

grafika: SpaceX

grafika: SpaceX

Posumowanie

Przy kosmicznych tematach łatwo o zbyt entuzjastyczne podejście. Jest wiele pomysłów, studiów i koncepcji które wyglądają doskonale na komputerowych symulacjach. Mamy śledzoną przeze mnie firmę Excalibur- Almaz z rewolucyjnymi pomysłami i ciekawym sprzętem. Są firmy które w ramach COTS projektują swoje rozwiązania. Co odróżnia Space X od nich wszystkich? Odpowiedź jest prosta- fakty. Zbudowali sprzęt i nim polecieli. Byli pierwsi i uważam, że będąc w jakimś momencie historii często łatwo o przeoczenie ważnych wydarzeń szukając tych spektakularnych. Rok 2012 należał do SpaceX.

Powyższy wpis jest moim subiektywnym zdaniem na ten temat . Intencją jest skłonienie do refleksji nad znaczeniem obecnego momentu w historii astronautyki. Dane na temat koncepcji Red Dragon i profilu lądowania są powszechnie dostępne w internecie więc kwestia przypisów jest pomijalna. 

MODELE FALCON 9 i DRAGON

Poniżej prezentuję modele z kolekcji własnej Dragona w misji CRS-1 w skali 1:00

Rakieta Falcon 9 oraz Dragon

Rakieta Falcon 9 oraz Dragon

Statek Dragon osadzony na szczycie rakiety. Wydać osłony aerodynamiczne paneli słonecznych.

Statek Dragon osadzony na szczycie rakiety. Wydać osłony aerodynamiczne paneli słonecznych.

IMGP8312