SSTO (single stage to orbit) po rosyjsku. Święty Graal inżynierii rakietowej na bazie rakiety Energia.

SSTO oznacza, że wszystko co zostanie wystrzelone musi z powrotem wrócić na Ziemię z możliwością ponownego wykorzystania. Na rysunku skrzydlate rakiety pomocnicze Blok A. (Wszystkie grafiki z: http://www.buran.ru/htm/41-3.htm)

SSTO (jeden stopieniem na orbitę) oznacza, że całość wystrzelona na orbitę musi z powrotem wrócić na Ziemię z możliwością ponownego wykorzystania- nic nie zostaje w kosmosie, nic się nie spala w atmosferze. Na rysunku skrzydlate rakiety pomocnicze Blok A na bazie rakiet Zenit. (Wszystkie grafiki z: http://www.buran.ru/htm/41-3.htm)

SSTO czyli Sinngle Stage To Orbit jest Świętym Graalem inżynierii kosmicznej. Koncepcja jest prosta. Całość startuje w przestrzeń kosmiczną i wszystkie elementy lądują z powrotem na Ziemi nadając się do ponownego wykorzystania. Życie jednak pokazuje, że im prostsze założenie teoretyczne tym trudniej wykonać je w praktyce. Nikomu się to jeszcze nie udało i pomimo prób oraz przymiarek dalej nie wiadomo czy koncepcja ta jest wykonalna.

„Avatar” znany i…nieznany

W kulturze popularnej SSTO jest znany wszystkim miłośnikom kina. Pomimo, że część widowni mogła przez przypadek nie zauważyć pewnego elementu to garstka geeków astronautycznych zwróciła uwagę na znajomy kształt promu kosmicznego w filmie „Avatar”. Walkiria, gdyż taką nazwę nosił zabierał podróżników ze statku matki na powierzchnię planety po czym mógł wrócić z powrotem w przestrzeń kosmiczną bez dodatkowych urządzeń wynoszących. Kwestię multifunkcyjności w postaci zdolności do pacyfikowania swoim uzbrojeniem ludności zastanej pominę jako nie istotną dla treści. Pomimo, że taką samą rolę spełniały promy kosmiczne znane choćby ze Star Treka to przykład Walkirii zwraca na siebie szczególną uwagę z jednego prostego powodu. Coś podobnego starano się wybudować.

Filmowa Walkiria zadokowana do statku matki jest typowym przykładem SSTO

Filmowa Walkiria zadokowana do statku matki jest typowym przykładem SSTO. Smaczkiem jest, że statek matka do którego jest zacumowana nosi nazwę…Venture Star!

Śmiałe przedsięwzięcie

Venture Star był propozycją firmy Lockeed Martin na następcę wahadłowców programu STS. Program miał swoje 5 minut w latach 90tych gdy optymistyczne wizje tego co zastąpi amerykańskie orbitery rozpalały wyobraźnię fascynatów astronautyki (w tym moją), wspomagane komputerowymi wizualizacjami. Niestety próby wybudowania demonstratora technologii w postaci X-33 zakończyły się niepowodzeniem. Gwoździem do trumny projektu był między innymi nieudany test kompozytowego zbiornika paliwa który miał miejsce w 1999 roku. Był to element krytyczny do sukcesu całego przedsięwzięcia. Tylko gdyby waga pustego zbiornika wynosiła 10% wagi pełnego możliwe było opuszczenie ziemskiej atmosfery bez dodatkowych rakiet. Okazało się, że technologia kompozytowa stała wówczas na zbyt niskim poziomie do wykonania tego zadania. Pomimo, że o projekcie mówi się mało to jednak warto zwrócić uwagę jak było blisko (oraz z faktu wydania na niego blisko 1 miliarda dolarów). Stanowisko startowe było w pełni wybudowane i gotowe do obsługi X-33. Sam demonstrator był zbudowany w 85% a niemal wszystkie części zostały wyprodukowane.

Komputerowa wizualizacja Venture Star na orbicie rozpalała wyobraźnie co u mnie przełożyło się na zainteresowanie astronautyką w całym późniejszym życiu.

Komputerowa wizualizacja Venture Star na orbicie rozpalała wyobraźnie. Pomimo, że z planów nic nie wyszło to za 1 mld wydanych dolarów amerykanie zrobili dobrą inwestycję- zarazili mnie fascynacją do astronautyki, która trwa od liceum aż do dzisiaj.

W roku 2001 program został anulowany. Dwa lata później w 2003 roku katastrofie uległa Columbia. Stało się jasne, że koncepcja dużego wahadłowca nie będzie miała swojego następcy. Dzisiaj wyraźnie widzimy powrót mody na małe statki oparte o kapsułę kosmiczną (z pewnym niedużym wyjątkiem o którym pisałem w 25 nr AstroNautilusa).

Prosty pomysł trudne wykonanie

SSTO dalej jest pieśnią przyszłości. Patrząc na obecną sytuację finansową NASA ten stan rzeczy się nie zmieni. Jest jednak jeszcze jedna przyczyna w której można było się dopatrywać niepowodzenia strony amerykańskiej w tym temacie. W typowy dla siebie sposób wszystko zaczęli od zera co nie raz powodowało kłopoty a w tym wypadku zakończyło się porażką. Gigantyczne koszty, choroby wieku dziecięcego, wydłużający się w nieskończoność czas opracowania nowych technologii lub ślepe zaułki w teoretycznie dobrze wyglądających planach.

Drugi gracz, nie tylko Ameryką kosmos żyje

Ciekawostką jest fakt, że nie tylko NASA przymierzała się do tej koncepcji. W Polsce słabo znane dokonania programu rosyjskiego powodują, że mało osób zdaje sobie sprawę iż Rosjanie mieli bardzo pomysłowy i zaskakujący zaadoptowaniem istniejącego sprzętu koncepet zbudowania swojego SSTO. Gdyby system zbudowano miał nosić nazwę Energia II- Uragan.

Dwie burze Buran i Uragan

W latach 80tych powstała rosyjska odpowiedź na amerykański program STS. Jest to niesamowita i ciekawa historia jednak nam wystarczy ograniczyć się do faktu, że z tych pobudek zbudowano nową rakietę rośną Energia która miała wynosić na orbitę rosyjski prom kosmiczny Buran. Rakieta powstała, prom również… i nawet poleciały razem w kosmos. Niestety było to w okresie schyłku istnienia ZSRR i na początku wielkiej zapaści gospodarczej tego państwa. Dla nas jednak istotny jest fakt, że na bazie tej konstrukcji chciano zbudować w pełni odzyskiwalny system wynoszenia ładunków w przestrzeń kosmiczną- Energie II.

Mocno zmodyfikowana wersja Energii. Widać wyraźnie ewolucyjne podejście konstruktorów rosyjskich którzy wykorzystali wiele istniejących elementów (fot: www.buran.ru)

Mocno zmodyfikowana wersja Energii. Widać wyraźnie ewolucyjne podejście konstruktorów rosyjskich którzy wykorzystali wiele istniejących elementów (fot: http://www.buran.ru)

Uragan byłby w pełni odzyskiwalną rakietą nośną której wszystkie elementy miały lądować na pasie startowym jak zwykłe samoloty. A elementów tych było by kilka. Skrzyżowanie rakiety z wahadłowcem wygląda na na pierwszy rzut oka dosyć fantastycznie… albo tandetnie zależy jak spojrzeć. Jakkolwiek taki właśnie był pomysł. Rakieta podstawowa, która znalazłaby się w kosmosie dla spełnienia wymogów SSTO musiała powrócić na Ziemię nietknięta i móc wystartować ponownie. Postanowiono ją zaopatrzyć w osłonę termiczną od spodu oraz w skrzydła które umożliwiłby kontrolowane lądowanie na… wysuwanym podwoziu!

W taki sposób powracały rakiet pomocnicze amerykańskich Wahadłwców.

W taki sposób powracały rakiet pomocnicze amerykańskich Wahadłwców.

Jeżeli takie rozwiązanie wydaje się zaskakujące to jeszcze bardziej zdziwi pomysł na powrót na Ziemię rakiet pomocniczych! Z rozwiązań tego typu znamy historię programu Wahadłwców (STS). Doczepione do zbiornika paliwa (ET) dwie rakiety na paliwo stałe (SRB) po wyczerpaniu paliwa wodowały na oceanie atlantyckim wyhamowane przez spadochrony. Jeżeli to wydaje się wyrafinowanym rozwiązaniem to pomysł Rosjan w tym zakresie wychodzi poza wszelkie wyobrażenie. Ideą ich pomysłu była głęboka modernizacja używanych przy rakiecie Energia rakiet Zenit. Zresztą słowo to nie oddaje w pełni „głębokości” modernizacji.

Głęboko zmodernizowana rakieta Zenit występująca w obydwu wersjach Energii pod nazwą Blok A.

Głęboko zmodernizowana rakieta Zenit występująca w obydwu wersjach Energii pod nazwą Blok A.

Z Zenita zostałby zasadniczo wyłącznie silnik rakietowy na paliwo ciekłe. Na grzbiecie miały złożone podczas startu na kształt nożyczek skrzydła. Po oddzieleniu się od rakiety głównej Skrzydła te się rozkładały i umożliwiały kontrolowany lot w stronę lotniska. Tuż przed nim taka rakieta pomocnicza wysuwała podwozie (!) i lądowała na nim jak zwykły samolot. Optymistyczne założenia sugerowały że Uragan mógłby wykonywać misje co 6 tygodni a rakiety pomocnicze byłyby gotowe już po dwóch! Rakieta główna (powracająca z kosmosu) miała mieć żywotność obliczoną na 50 lotów. Rakiety pomocnicze na 100.

Podsumowanie

Projekt nigdy nie wyszedł poza rysunki i założenia. Z jednej strony pokazał jak mogłaby wyglądać budowa SSTO z wykorzystaniem istniejących elementów ale z drugiej miejmy w pamięci doświadczenia amerykanów w ich działaniu na rzecz obniżenia kosztów, zwiększenia częstotliwości lotów i uczynienia orbity miejscem powszechnie dostępnym. To doświadczenie nazywało się właśnie STS – skrót bardziej znany pod ogólnym pojęciem promów kosmicznych. Amerykanie przejechali się na swojej koncepcji pomimo, że w programach popularnonaukowych tego nie widać (jakkolwiek pamiętajmy, że są to zazwyczaj programy przez Amerykanów robione). Pomysł rosyjski wymagał dużo większego zaawansowania technologicznego. Czy podołaliby temu? To jest pytanie na które nie będziemy mogli sobie odpowiedzieć gdyż podstawowa Energia poleciała w kosmos tylko dwa razy, w tym za drugim razem w spektakularnej misji, która wyniosła rosyjski wahadłowiec Buran na orbitę.

Wszystkie dane na podstawie: http://www.buran.ru/htm/41-3.htm

Historyczne zdjęcie Energii wraz z dołączonym do niej rosyjskim wahadłowcem kosmicznym. Jeżeli dla kogoś będzie to pierwsze spotkanie z Buranem to zapewniam was, przed wami fascynująca historia do poznania!

Historyczne zdjęcie Energii wraz z dołączonym do niej rosyjskim wahadłowcem kosmicznym. Jeżeli dla kogoś będzie to pierwsze spotkanie z Buranem to zapewniam was, przed wami fascynująca historia do poznania!

Advertisements

Informacje Orland Krzyżanowski
Witam na blogu tematycznym poświęconemu historii załogowej astronautyki. Wpisy będą miały charakter artykułów z zachowaniem poprawności formalnej w postaci podania źródeł bądź przypisów w wypadku korzystania z czyjejś pracy. W polskojęzycznym internecie nie ma wielu stron traktujących wybrane zagadnienia szczegółowo a dotyczących mniej znanych zagadnień w postaci koncepcji i różnych studiów dotyczących eksploracji przestrzeni kosmicznej w przeszłości.

One Response to SSTO (single stage to orbit) po rosyjsku. Święty Graal inżynierii rakietowej na bazie rakiety Energia.

  1. Damion says:

    Wow that was unusual. I just wrote an very long comment but after
    I clicked submit my comment didn’t show up. Grrrr… well
    I’m not writing all that over again. Anyways, just wanted to say fantastic
    blog!

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

%d blogerów lubi to: