X–33: a következő generáció

A Columbia megsemmisülésével mind pénzügyi, mind biztonsági szempontból kudarcot vallott a jelenlegi űrsiklóprogram. A NASA-nál ideje leporolni azokat a terveket, amelyek az elöregedő űrsiklóflotta lecserélését tűzték ki célul. Ilyen ígéretes programnak tűnt az X–33-as, következő generációs sikló kifejlesztése, amelyet azonban az amerikai űrkutatási hivatal – érthetetlen módon – két éve leállított.

2003. 02. 08. 0:00
VéleményhírlevélJobban mondva - heti véleményhírlevél - ahol a hét kiemelt témáihoz fűzött személyes gondolatok összeérnek, részletek itt.

Ma mintegy félmilliárd dollárba, csaknem százszor anynyiba kerül az űrsikló egyetlen útja, mint a hetvenes évek elején, amikor útjára indították a programot. De egyelőre többtucatnyi tanulmány meg X-program (az Egyesült Államokban így jelölik a kísérleti repülőeszközöket) elkészítése dacára sem sikerült olcsóbb és biztonságosabb megoldást találni a rövid távú űrutazások lebonyolítására, noha az ehhez szükséges technológiák időközben óriási fejlődésen mentek keresztül.
Az űrkutatás két alapvető korlátját tehát nem sikerült átlépni: egy kilogramm hasznos teher Föld körüli pályára állítása még mindig 22 ezer dollár körül mozog, s a repülések kockázata máig egész számmal mérhető (1–2 százalék).
Meglepő módon – írja a Time magazin Columbiával foglalkozó publicisztikája – a fejlődés kerékkötője, a jelenlegi űrsiklók akár negyvenéves korukig történő használatának szorgalmazója épp az eszközök és alkatrészeik előállításával megbízott iparág. A gyártók számára ugyanis ez a megrendelés a biztos, és az is nyilvánvaló, hogy – profitorientált szemléletüket figyelembe véve – rövid távon nem érdekük alacsonyabb költségű eszköz létrehozása. Az űrsiklót működtető United Space Alliance cég 6400 embernek ad munkát, nem beszélve a különböző beszállítók és alvállalkozók foglalkoztatottainak ezreiről. Ha ehhez hozzátesszük, hogy a Space Alliance-t ötven-ötven százalékban a két legnagyobb (bizonyos szempontból monopolhelyzetben lévő) amerikai repülőgép-ipari cég, a Boeing és a Lockheed Martin birtokolja, akkor érthetővé válik, miért nyújt segédkezet a tétlenséghez a kormányzat és a törvényhozás. A két cégnek és a NASA űrsiklóprogramjának számos létesítménye működik Texas, Ohio, Florida és Alabama államban. Ez az ipari-politikai komplexum úgy tekint a siklókra, mint (ahogyan az említett cikk írja) az aranytojást tojó tyúkra.
Persze egy külső körülmény hatását sem szabad figyelmen kívül hagyni: a mai amerikai politikusi elit számára nincs olyan „felsőbb cél”, amely irányába érdemes lenne terelni az űrprogramot. A hidegháború idején az űrhajózás fejlődése a Szovjetunióval, illetve az interkontinentális ballisztikus rakétákért folytatott verseny velejárójaként volt értelmezhető, s így egybeesett a politikusok, az ipar és a biztonságát féltő nemzet érdeke. Mára ez az indoklás okafogyottá vált, s az űrprogram az ipari érdekeknek kiszolgáltatva, erőtlenül topog egy helyben.
Az elkövetkező nagy nyomás korszaka csak vizionálható, s alighanem a föld erőforrásainak apadásával, illetve a túlnépesedéssel függ majd össze. A várhatóan néhány évtizeden belül kialakuló krízishelyzetben viszont kétséges, hogy sikerül-e kivitelezni egy kellően kifinomult űrprogramot, hiszen a maradék erőforrásokat nagyon is földi problémák „tűzoltására” kell felhasználni.
A jelenlegi űrsikló technikai megoldása gyakorlatilag két olyan űrutazási módszert ötvöz, ami a legkorábbi kutatási stádiumoktól kezdve a lehetőségek között szerepelt. Rakétaként emelkedik alacsony Föld körüli pályára (az átlagos magasság 180 kilométer), majd látványos, bizonyos szempontból istenkísértésnek tűnő, összetett fékezési manővert követően újrafelhasználható siklórepülőgépként ér földet. Ám 1981-es első startja óta bebizonyosodott, hogy az egyszer használatos hordozórakéta-űrkabin komplexumokhoz, illetve a műholdakat pályára állító hordozórakétákhoz képest csupán egyetlen előnye van: vissza is tud hozni – a személyzete mellett – jelentős méretű és tömegű szerkezeteket. (A másik űrhajó, a szovjet-orosz Szojuz a nélkülözhetetlen kétfős személyzete mellett mindössze egy „utast” tud visszahozni.) Ez a tagadhatatlan előny azonban aligha ellensúlyozza hátrányait: üzeme drágább, mint az egyszer használatos hordozórakétáké, de még nagyobb baj az, hogy költségei részben felelősek az olcsóbb és biztonságosabb utódok kifejlesztésére indított programok kudarcáért. Sokak szerint a Shuttle ritka felszállása (eredetileg évente ötven felszállást terveztek, ez most mindössze négy-öt) eszi el a pénzt a természetesen költségigényes kutatások elől.
Az „éhen haltak” sora pedig elég hosszú, némelyik története kellően szívszorító is. Tanúsítja ezt a leállított kutatási programokban részt vevő szakemberek csalódott hangú írásait és „nosztalgikus” fényképeket tartalmazó weboldalak kavalkádja. A derékba tört fejlődés legígéretesebbike az elmúlt években a Lockheed Martin X–33/VentureStar programja volt, amely végre radikális lépést tehetett volna a költségek csökkentése és így az űr sikeres kommercializálása felé. Második generációs űrsiklónak is nevezték, mert az STTO/RLV kategóriába tartozik. Ez a rövidítés egy fokozattal történő pályára állítást és többszöri használhatóságot takar – szemben a jelenlegi siklóval, amelynek felszállásához két leválasztható, szilárd hajtóanyagú segédrakétára és egy szintén leválasztható, óriási oxigén-hidrogén tartályra (ennek leszakadt szigetelése okozhatta a Columbia katasztrófáját) van szüksége.
Az 1996-ban beindított X–33, amely a később megépítendő VentureStar 1:2 méretarányú prototípusa volt, egyes vélemények szerint nagyon közel jutott a megvalósításhoz. Függőlegesen emelkedett volna fel, úgy, hogy minden hajtóműve és üzemanyaga a saját sárkányszerkezetén belül foglalt volna helyet, majd siklógépként ért volna földet. Itt a célkitűzés a fentebb említett „kiló–ár” tizedére csökkentése volt, úgy, hogy a kockázatot egy tízezrelékre csökkentik. Az új technológiák bevezetése, a rendszer komplexitásának mérsékelése ilyen optimista számításokat tett lehetővé. Legradikálisabb megoldású részegysége a régi ötleten alapuló „aerospike” (magyar terminológia híján tükörfordításban: légfullánk) hajtómű, amely ugyanazzal a kriogén (mélyhűtött, cseppfolyós oxigén és hidrogén) üzemanyaggal működött volna, mint a Columbia erőforrása, ám lényegesen egyszerűbb és könnyebb szerkezettel. A gép sárkányszerkezete is jelentős újítás volt, amennyiben teherviselő elemként (egy normális repülőgépen tapasztalthoz képest jóval nagyobb aerodinamikai és tolóerők léphetnek fel) az üzemanyagtartályok is szerepet kaptak volna.
Az X–33-as két úttörő, méhsejtkompozit hidrogéntartályának megvalósítása azonban első nekifutásra nem jött össze, ami bizonyos szempontból természetes jelenség egy fejlesztés során. Az óriási hőterhelés miatt repedések keletkeztek rajtuk a próbák során, ami nemcsak szivárgásokhoz, hanem a szerkezeti integritás megbomlásához is vezethetett volna repülés közben – potenciálisan tragikus következményekkel. (Igaz, az X–33-as prototípus automatikus vezérlésű lett volna.) Az aerospike hajtóművek szintúgy gyermekbetegségekkel küzdöttek, így hoszszas csúszást követően (a gépnek 1999-ben kellett volna először szuborbitális „ugrást” végrehajtania, ám 2001-ben is csak a földi próbákig jutott el) 2001 februárjában a NASA leállította az ígéretes program finanszírozását, s elkezdődött az egy helyben topogás újabb fejezete. Szinte érthetetlen azonban, hogy a forradalmi változást ígérő fejlesztésre mindössze 1,2 milliárd dollárt fordítottak (ebből 900 millió a NASA, 300 millió a Lockheed tárcáját terhelte), ami alig több, mint a Shuttle két útja. Pedig a problémák megoldása – a minap az Aviation Week and Space Technology című hetilapban megjelent cikk szerint – mindössze hétmilló dollárnyira volt. A félig kész X–33-as sosem hagyta el a szerelőcsarnokot.
***
A legfőbb különbség a hordozórakéták hagyományos hajtóműve és az X–33-ason használt „aerospike” motor között a tolóerő szabályozásában van. Míg a hagyományos hajtóműnél a kiáramló gázsugarat a rakéta fúvókájának külső és belső terelőlemezei irányítják, addig az új motornál a külső „terelőlemez” maga az atmoszféra, azaz a légköri nyomás. Ezzel a tervezők azt a problémát szerették volna megoldani, hogy a különböző légköri magasságokban más-más szögben kiáramló gázsugár az ideális
a rakéták működtetéséhez. Míg tengerszinten, azaz nagyobb légköri nyomáson a keskenyebb fúvóka lenne jobb, amely koncentráltabb gázcsóvát eredményez, nagyobb magasságban a szétterülő gázsugár lenne ideális. A rakéták fúvókáinak szélességét azonban nem lehet változtatni menet közben. Az aerospike motor esetében viszont épp a változó légköri nyomás szabályozza a gázkiáramlás szögét: kisebb nyomáson a gázsugár szétterül, mivel egyik terelőfala épp az atmoszféra.

Ne maradjon le a Magyar Nemzet legjobb írásairól, olvassa őket minden nap!

Google News
A legfrissebb hírekért kövess minket az Magyar Nemzet Google News oldalán is!

Portfóliónk minőségi tartalmat jelent minden olvasó számára. Egyedülálló elérést, országos lefedettséget és változatos megjelenési lehetőséget biztosít. Folyamatosan keressük az új irányokat és fejlődési lehetőségeket. Ez jövőnk záloga.